线粒体发现于1890年，而距离线粒体基因的发现也已经过去了三十年。在这些年里，因线粒体相关研究获得诺贝尔奖的有Warburg、Krebs、Theorell、DeDuve、Mitchell等五位博士。长期以来，线粒体的起源都是充满争议的话题。但至少有一点应该是没错的：它是远古时期共生生物遗留下来的痕迹。

线粒体的主要功能是提供能量。毋庸置疑，能量枯竭会导致疾病。实际上，一些常见的疾病，如糖尿病、心肌病、脑中风等，都是线粒体基因异常导致的，而且都是源于线粒体基因的一万六千分之一的错误。此外，近年来的研究表明，线粒体不仅提供能量，而且其成分还会释放到外部，对细胞乃至整个生物体发挥重要作用。譬如小说中提到的，线粒体对于生殖细胞的形成与免疫机制都有重要作用。这也是因为作者本身就是一线的研究者，其推测具有相当的准确性。事实上，小说之所以具有独特的感染力，正是因为它的主题紧紧围绕着线粒体的特性展开。小说中有些内容是预言性的，后来才在现实中得到证实。譬如，构成我们身体的细胞，在履行完自己的职责后会主动选择死亡，也就是“自杀”。这一现象在小说中被描写为细胞的程序性死亡。而在1996年夏天发表的研究表明，决定这一自杀行为的信号来自线粒体内部，该信号会切断细胞核的基因，导致细胞死亡。换言之，“线粒体决定细胞生死”，这一说法并不夸张。而线粒体的研究正在进入新的阶段。

如果这份术语解说能令小说的形象变得更为生动，让线粒体这一主题的魅力更加易于理解，那是我的无上荣幸。

基因重组所必需的酶，用于切断特定的DNA序列。EcoRI和BamHI分别切断DNA的GAATTC和GAGCTC序列。

观察培养的细胞时，使用倒置相差显微镜。它不需要给细胞染色，利用折射率的差异进行观察。而且由于镜头位于下方，可以从下方观察到培养瓶内的活细胞。

仅能伸手进去的实验台，以便进行无菌操作。实验台通过过滤器吹出无菌风，形成气帘。

从小鼠（Mus musculus）胎儿的皮肤上分离出的培养细胞。小鼠的正常细胞在培养液中分裂十次左右便不会继续增加，但癌细胞会无限分裂。而NIH3T3是既有正常细胞的性质，又能无限分裂的著名细胞。它由NIH（美国国立卫生研究院）采集，每三天稀释三倍培养，因而得名。

类视黄醇是与维生素A类似的化合物。类视黄醇受体是这样一种蛋白质：它能与类视黄醇结合，以促进特定蛋白质的合成。没有与类视黄醇结合时，它位于细胞质内；一旦与类视黄醇结合，便会进入细胞核，与控制蛋白质合成的指令部分结合，促进特定蛋白质的合成。

分解脂肪酸、获取能量的一系列酶。这个过程需要氧气。有氧运动之所以可以消耗脂肪酸，正是因为这一反应。这些酶位于线粒体内，不过在另一种细胞器——过氧化物酶体中也有几乎完全相同的反应系统。

没有体毛，外观独特的小鼠。没有免疫机能，无法排斥异种细胞，因而常用于癌细胞的移植等实验。

将癌细胞与淋巴细胞人为进行细胞融合而制成的细胞，具有无限增殖的性质，用于各种实验。

为了及时掌握酸碱性程度，很多时候会给培养液着色。黄色为酸性，红色为中性，紫色为碱性。培养液的颜色能反映细胞的状态。

将人或小鼠的细胞从内脏中分离出来加以培养。细胞之间通过蛋白质连在一起，而胶原酶（P82,L10）等可以溶解这些蛋白质，使细胞分散开来。不过，如果培养的是类似NIH3T3这种由其他人员或组织采集的细胞，不能称为原代培养。

致癌物质或放射线等因素会令癌症基因发生变化，因此癌症基因产物也会随之变化，导致细胞分裂失控。这就是癌症发生的原因。目前已经发现了上百种癌症基因，当多个癌症基因发生变化时，才会出现癌变。后文出现的Fos、Jun（P222,L21）也是癌症基因产物。它们本来是有序促进细胞增殖的因子。

防止溶液pH值发生变化的试剂。HEPES几乎无毒，将pH值维持在中性附近的能力很强，所以经常被添加在培养液中。

白色体毛的实验动物鼠。体长比小鼠大，约为15cm。

用离心机收集分散的细胞。50克通常是离心机在一分钟内以700转的速度产生的重力，是地球上重力的50倍。肝细胞比其他细胞大，因此需要降低离心速度以便收集。“慢慢做”的意思就是降低离心速度。

用于盛放1.5毫升以下液体的塑料容器，能够承受较高的温度，可以直接装入离心机，所以经常用在基因重组等实验中。一支微量离心管的价格约为6日元（0.3元），很多研究室都将之作为一次性耗材使用。这种离心管最早由德国Eppendorf生产，所以即使是其他公司生产的同类容器，也常常被称为Eppendorf管。除了1.5毫升用之外，还有0.5毫升用、2毫升用等规格。

搅拌溶液的器具，带有磁石。使用时，首先在待搅拌的溶液中另外放入涂有特氟龙的磁石，然后启动搅拌器。搅拌器中的磁石会随着马达旋转，进而带动溶液内的磁石转动，达到搅拌溶液的效果。

能够在保持细胞活性的同时冷冻保存细胞。保存的关键在于以每分钟降低1摄氏度的速率缓慢冷冻。用棉花包裹后放入冰箱，可以在冻存时避免损伤细胞。

胶原酶处理后的活细胞在相位差显微镜下呈球形，看起来闪闪发光，而濒死或已死亡的细胞则显得较为暗淡。了解之后就可以通过其光泽判断细胞的状态。肝细胞经过数小时后会附着在底部，失去光泽。

除了细胞核与线粒体之类的细胞器，细胞的其余部分统称为细胞质。实际上，线粒体并不能自由移动，因为它们附着在名为微管的网状骨架上。不过在某些细长的细胞——如神经细胞中，线粒体会与名为马达蛋白的蛋白质结合而移动。能够自由游动的线粒体是很特殊的。

不同的内脏，其细胞中的线粒体数量各不相同。心脏与肌肉细胞需要大量能量，因而线粒体数量也较多。随着肌肉和神经活动的增加，线粒体数量也会增加。此外，有些疾病也会导致线粒体无序增长，最终填满整个细胞内部。

线粒体的DNA非常小，线粒体蛋白质的大部分信息都包含在核基因中，因此需要某种机制，将线粒体外合成的蛋白质转移到线粒体内部。MOM19就是构成这种机制的蛋白质。转移实验（P114,L11）是这样的实验：取出线粒体，与线粒体蛋白质混合，研究其进入线粒体的过程。线粒体蛋白质通常用同位素标记。

培养皿型的培养容器，可以直接用倒置显微镜，从下方观察细胞。培养板有各种大小，也有6～9个孔的培养板。6孔培养板的每个孔直径35厘米，可以装入约2毫升的培养液。

形如纤维的细长细胞。成纤维细胞的培养相对比较简单，人类的成纤维细胞大约可以分裂50次。相比之下，肝细胞的培养较为困难，即使添加了增殖因子，也只能增加2倍，最多维持1～2周。从细胞维持的角度说，培养成纤维细胞要比肝细胞轻松许多，但利明也许更倾向于使用肝细胞作为日常的研究对象。

初代培养的各个细胞，其性质会略有差异。在培养过程中，性质也可能变化。为了获得性质均一的细胞群，需要用单一细胞增殖，形成细胞系，这个过程称为细胞的克隆。细胞克隆的方法有几种，不过一般采用有限稀释法（P140,L7）。有限稀释法是将含有细胞的培养液稀释，使得小孔中的平均细胞数小于1个，然后再进行培养。由于小孔中增加的细胞都是由一个细胞增殖而来的，所以自然都具有相同的性质。Eve1、Eve2是在不同的小孔中增殖的细胞，分属于不同的克隆系。分离某种基因的过程，称为基因克隆。基因组克隆（P301,L14）指的是分离染色体基因组。

RNA的定量分析方法。RNA可以根据其作用，分为核糖体RNA（rRNA）、转运RNA（rRNA）、信使RNA（mRNA）和其他RNA。DNA检测法是由名为Southern的人发明的，所以叫作Southern Blot（南方印迹法）。而为了与DNA的Southern（南方）相对，RNA的检测法就成了Northern（北方）印迹法。此外，蛋白质检测法中还有Western（西方）、Eastern（东方）、South Western（西南方）印迹法等多种。在研究者的世界里，这样的幽默并不罕见。在本书中，采用该方法测量信使RNA的量，以了解形成了多少氧化酶。

用于扩增特定DNA片段的设备。利用DNA复制酶，在试管内复制DNA。近年来，即使从一根头发或体液中提取的细胞，也可以进行DNA检测，因而也用于确定刑事案件的罪犯。《侏罗纪公园》中的恐龙基因也是用这一方法还原的。RT-PCR（P170,L5）是将RNA转为DNA进行扩增的方法。

线粒体DNA为环状，人类线粒体DNA的长度是5微米，仅为核DNA长度的二十万分之一。人类线粒体DNA只包含1种蛋白质和2种tRNA、2种rRNA的基因，但线粒体DNA中并无垃圾信息。而核DNA中包含蛋白质信息的部分仅有5%，其余都是无用的部分。这些多余的部分成为进化的原动力。DNA带有负电荷，而带正电荷的蛋白质，即组蛋白，包裹着核DNA。核DNA被蛋白质包裹形成珠状结构，称为核小体（P349,L5）。线粒体DNA没有组蛋白缠绕，所以容易受到损伤。

降低血液中胆固醇的药物，能够促进过氧化物酶体的增加。这是一种不同于线粒体的细胞器。前文解释过，线粒体和过氧化物酶体中都存在氧化系统。安妥明不仅可以增加过氧化物酶体，还能增加线粒体中的β氧化酶。

细胞器之一，内部充满了用于产生或分解过氧化氢的酶。过氧化物酶体比线粒体稍小，数量也仅有线粒体的四分之一。近年来发现过氧化物酶体与能量代谢和活性氧（P349,L6）有关，因而广受关注。有些疾病是因为无法形成过氧化物酶体而引起的。

线粒体内的代谢途径之一，是代谢糖、脂肪酸和多种氨基酸，从中获取能量的前期反应。三羧酸循环又叫柠檬酸循环，柠檬酸是柠檬、梅干等食物的酸味来源。它是在这一途径中首次合成的，因而得名。

在线粒体中合成的高能化合物，分解时会释放出13千卡的能量。当需要进行肌肉收缩等耗能活动时，就会分解ATP。线粒体产生能量，意味着合成ATP。

登记各种培养细胞的地方。研究人员可以提出申请，获取细胞。

精确量液体的器具，量取范围为0.2～1000微升。基因重组实验中通常使用10～100微升的量。1微升的体积相当于边长为1毫米的立方体。

氧气有时会成为毒性很强的活性氧。利用氧气获取能量的效率很高，但危害也很大。细胞在进化过程中获得了消除活性氧的机制，这才得以利用氧气。活性氧是衰老和癌症的原因之一，我们的祖先摄入线粒体，利用氧气提高了能量效率，但付出了衰老的代价。能利用氧气的细菌被称为好氧菌，没有氧气防御机制的细菌则被称为厌氧菌。

线粒体DNA的长度随着进化的程度呈现阶段性缩短的趋势，基因数量也随之减少。而线粒体失去的基因，则由细胞核保管。例如，有一种蛋白质是ATP合成酶的亚基，在植物中，它的基因由线粒体DNA保存，但人类则是保存在细胞核中。线粒体DNA最短且基因数最少的是哺乳动物。由这些事实可以推测，经过漫长的岁月，线粒体的基因逐渐转移到细胞核中。此外，线粒体与细胞质中的两种蛋白质共享一种核基因的情况也不少见。

过了四十岁，人体会大量出现较短的线粒体DNA。短的DNA是不完整的基因，因而能量效率低下，有毒的活性氧随之增加。不过，线粒体DNA的异常究竟是衰老的原因还是结果，目前还有争议。

这不是说涉及线粒体基因的疾病就都是母系遗传的

某些疾病的原因在于线粒体DNA变短或消失。但有病例显示，这些疾病也会由父系遗传。据此推测，细胞核中具有防御线粒体的基因，当这些基因不能正常工作时，线粒体DNA就会出现变短或消失的现象。这一事实也显示出线粒体与细胞核具有密切的共生关系。

实际上科研人员也发现了由于应激蛋白功能衰退导致的疾病。

神经传导是电子的流动，即电流，由钠离子进入神经细胞而产生。如果不能立即把钠离子泵出细胞外，下一个信号就无法传递。泵出钠离子的是NaK-ATPase，它会消耗大量ATP。神经活动需要大量能量，全身百分之二十的能量都用于大脑。因此，如果没有线粒体，神经活动也无法进行。有些学者甚至用线粒体的机能来解释记忆机制。记忆的形成跟神经间电流流动的容易程度有关。当电流经过时，神经细胞的线粒体就会增加，而线粒体的增加又会导致电流更容易流动，从而形成记忆。

线粒体·夏娃（P348,L16），这是威尔逊和凯恩在1987年发表的假说。不过这并不意味着人类全部诞生于一名女性。

线粒体利用氧气合成ATP。用于合成ATP的能量，首先储存为电能。电子传递链（P180,L3）与三羧酸循环协同作用，产生出这种电能，也就是在厚度为一百万分之一毫米的线粒体膜上形成的膜电位（P380,L2），计算可得其相当于一厘米上的20万伏电压。ATP分解时，会释放出动能或热能，不过线粒体也可以直接以电能产生热量，也就是通过放电来产生热量。婴儿能利用这种放电热来取暖。而促使放电的蛋白质叫作解偶联蛋白（uncoupling protein），由307个氨基酸构成。如果全身的线粒体一齐放电，将会产生难以想象的巨大热量。

钙离子带有两个正电荷，所以叫作二价离子。线粒体的重要功能之一就是储存钙。线粒体膜电位上升时，钙离子就会蓄积在线粒体中。由于钙能在细胞内传递信息，因而可以说线粒体也是信息传递机制的一部分。

运动是肌肉的蛋白质，即肌动球蛋白的收缩。肌球蛋白分解ATP产生力。不过，除了线粒体，肌肉还有其他合成ATP的途径，所以即使线粒体不工作，也可以实现短跑之类的短时间运动，但这仅限于可以憋气的时间范围内。

高等生物的细胞具有引导自身死亡的机制。不再需要的细胞通过主动自杀来形成手指、建立神经回路和免疫系统、保护身体免受外敌侵害。一种名为Bcl-2的蛋白质可以阻止这种程序性死亡（也叫细胞凋亡）。近年来学者发现，这种程序性死亡的信号是由线粒体发出的。线粒体控制细胞已经不是幻想中的假说了。

用紫外线照射本应成为生殖细胞的细胞，该细胞就无法成为生殖细胞。但如果向该细胞内注入线粒体的核糖体RNA，又会启动分化成生殖细胞的步骤。这一实验因其颠覆性而一度未受认可，论文足足用了三年时间才得以发表。有时候，当研究人员发现了超乎想象的事实时，论文往往难以找到发表途径。采用特殊方法观察电子显微镜，可以观察到线粒体内部合成的线粒体核糖体RNA在线粒体外部发挥作用。一种名叫tudor的蛋白质会将那种核糖体RNA拽出线粒体。研究人员不仅在果蝇体内发现了这种现象，在青蛙体内同样发现了该现象。还有其他现象显示出卵子和精子这些生殖细胞与线粒体的关联性。细胞分裂时，只有那些摄取了生殖质的细胞才会成为生殖细胞。而在摄取过程中，生殖质被大量线粒体包围，与线粒体一同移动。

人们已经发现，仅仅一万六千六百分之一的线粒体DNA变化，就能引发心肌病。

细胞融合时，各自的线粒体也会融合，这一点已经得到了证实。不过病态线粒体之间也可能不发生融合。究竟在何种情况下会发生融合，目前还有许多不明之处。

目前尚不清楚线粒体DNA的进化是否与父系的线粒体DNA有关。不过贻贝的例子显示，父系的线粒体也会被传递，因而不能排除它们参与进化的可能性。在人类的进化中，在追溯线粒体·夏娃时，通常会忽略父系线粒体的影响。

基因的个体差异。线粒体基因的多态是核基因的十倍以上。基因变化导致疾病时，通常不称为多态，而称为变异。

（1996年11月）