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正如前文所述，所有生命的运行都是通过把能量转化为有机分子，有机分子再通过新陈代谢过程构建、维持和繁衍复杂的、高度组织化的系统。这又通过遗传密码系统和新陈代谢系统相互作用而实现。。
自然选择
新陈代谢是生命之火，是粮食，是生命的燃料。而自然选择学说或者“适者生存”是进化论和物种起源的关键。在漫长的历史中，数百万个小意外和细微波动的结果通过自然选择的过程加以固化。
这一切都是随心所欲、变化无常的？还是其中存在某种规律的潜在机制？
克莱伯定律
事实上，的确存在这样的潜在规律——克莱伯定律。在用对数相对于体重绘制坐标轴时，代谢率以一条直线的方式随体重的变化而按比例变化，这表明了简单的幂律规模法则关系。这条直线的斜率为3/4，表示体重每增长至原来的4个数量级倍数（沿着横轴），代谢率则增长至原来的3个数量级倍数（沿着纵轴）。
掌控生命的神奇数字“4”
与克莱伯定律类似的系统性规模法则适用于从细胞到鲸再到生态系统的各个生命形态的几乎所有生理特征，包括：基因组长度、主动脉长度、大脑灰质数量等。令人吃惊的是，它们的对应指数都接近1/4的整数倍。如：心率对应的指数接近-1/4，主动脉长度和基金组长度对应的指数均接近1/4。这有力地表明，进化受到了自然选择以外的其他物理学原则的约束。
能量、生命的层级结构
新陈代谢的详细生物化学过程十分复杂，从本质上来说，是ATP转化为ADP释放出储存在第三个磷酸基中的能量，然后再利用食物中获取的能量将ADP转化回ATP，这就形成了一个持续的循环过程。
人类的每一个线粒体都含有500-1000个呼吸复合体，而每一个细胞又都含有500-1000个线粒体。这便带来了一个巨大的挑战：线粒体中大约有500个呼吸复合体无法单独发挥作用。同样，你的每一个细胞中的约500个线粒体也不能单独发挥作用，而是像线粒体一样，必须以整齐划一的方式相互作用。
这一生命等级系统很自然地从个体生物扩展到群落结构。如：蚂蚁是如何集体创造非凡的社会组织。当然，最极端的群落便是我们人类。在很短的时间里，我们从生活在人数相对较少的小型、原始的群体中进化到数百万人口的城市和社会结构统治地球的现状。
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