多细胞
多细胞令生命从单细胞变成了奇妙的综合体。这项如此非凡的进展，至少经历了16次不同的进化。动物、陆地植物、真菌和藻类都参与其中。
数十亿年来，细胞一直是“联合部队”。甚至细菌也能做到这一点，它们采用立体组合和劳动分工的形式，形成复杂的群落。但在数亿年前，真核细胞（一种比较复杂的细胞，其DNA都集中在细胞核里）将这种协作提升到了一个新水平。它们形成了永久性的群落，特定的细胞专门从事各项特定工作，例如营养或排泄，而且步调非常协调。
真核细胞能够实现这种飞跃，因为它们为了其他目的已经进化出了很多必需的特质。例如，很多单细胞真核生物能够分化成不同类型，完成特定任务，比如与另一个细胞交配。
是什么引发这种进化的？一种理论是：细胞聚集在一起体积变大，单细胞掠食者一口吃不下，从而令它们避免了被吃掉的命运。另一种说法是，单细胞在能力上很受限制——例如，大多数细胞不能在长出移动所需的鞭毛的同时进行分裂。但一个细胞群就能做到在移动的同时进行细胞分裂，只要其中的每个细胞各司其职。
然而，体积更大和结构更复杂并不一定意味着更优秀。正如伯克利加州大学的分子生物学家妮科尔·金所言，单细胞生命无论在单位体积内生物量上还是物种数量上都远远超过了多细胞生命。“因此我们可以说，单细胞生命是最成功的，但多细胞生命是最美丽、最神奇的。”
眼睛
在进化长河中，它们的出现只在眨眼之间，但却永远改变了生命的规则。在眼睛出现之前，生命形式是温文尔雅的，其主宰者是遍布海底的懒洋洋的软体蠕虫。眼睛的“发明”则为一个野蛮残忍、更具竞争性的世界拉开了大幕。视觉令动物得以成为积极的猎食者，也引发了一场进化史上的军备竞赛，由此改变了整个地球。
最初的眼睛形成于大约5.43亿年前——寒武纪的起点，出现在一群名叫莱德利基虫的三叶虫身上。它们的眼睛是复眼，类似于现在某些昆虫的眼睛，很可能是从感光凹点进化而来的。它们在化石记录中出现得非常突然，因为5.44亿年前的三叶虫祖先还没有眼睛。
那么这神奇的一百万年当中发生了些什么？眼睛真的复杂到不可能突然形成吗？瑞典隆德大学的丹一埃里克·尼尔森认为未必如此。他计算得出，一片感光细胞进化成复眼只需50万年。
这并不是说两者之间的差别微不足道。感光细胞群很可能在寒武纪之前已经很常见了，早期的动物靠它们来感知光线以及光来自何方。这种初级的感觉器官今天仍然有一些动物在使用。但它们不是眼睛，真正的眼睛还需要一件装备——能聚光成像的晶状体。牛津大学的动物学家安德鲁·帕克说：“如果你突然拥有了晶状体，效果就如同从1%提升到了100%。”
三叶虫不是唯一偶然“发明”这种器官的动物，但它们应该是最早的。
这会造成多大的区别呢？在寒武纪初期那个盲目的世界里，视觉就等同于一项超能力。三叶虫的眼睛让它们成为第一群积极的掠食者——能够史无前例地寻找并发现食物。当然，它们的猎物也会相应进化。仅仅数百万年后，眼睛就成了寻常之物，动物变得更活跃，更富于攻击性。这场进化就是我们今天所谓的寒武纪大爆炸。
然而，视觉并没有普及。在37门多细胞动物中，只有6门进化出了眼睛。这样听起来眼睛也许算不上很伟大的“发明”——但是想一下，这6门动物（包括人类、脊索动物、节肢动物和软体动物）正是地球上最繁盛、分布最广泛、最成功的动物。
脑
脑常常被视作进化过程中的最高成就，因为它赋予了人类一些高级特征，例如语言、智慧和意识。但在此之前，脑还有一项同样惊人的成就：它把生命抬升到了植物范畴之外。脑第一次为有机体提供了能在短时间内——而不需要经过很多代——适应环境变化的途径。
神经系统促成了两种非常有用的功能的出现：行动和记忆。最简单的神经系统只是腔肠动物——例如水母、海胆、海葵等——体内的环形回路。它们可能不是特殊的智能，但仍然能找到所需的东西并以比植物复杂得多的方式对外界作出反应。
下一步的进化是添加某种控制系统，让行动更有意义。这很可能发生在寒武纪时期的扁虫身上。这种原始的脑只是一些帮助控制神经网络的额外线路。
配备了这种系统，觅食成了最早的水生动物的第一要务。有机体需要分辨营养物质和有毒食物，脑帮助它们做到了这一点。随便观察一种动物，你会发现脑的位置总是离嘴很近。
随着脑的出现而来的是感觉和记忆。这两者让动物能实时监测情况在变好还是变坏。这随之促成了预测和奖赏的简单机制。即使像昆虫、蛞蝓或扁虫这些脑很简单的动物，也能通过以往的经验预测以后应该做什么或吃什么，而且它们还有一种奖赏机制能强化正确选择的刺激。
人脑的更复杂的功能——社会交往、作出决定和感同身受等——似乎都是在这些控制食物摄取的基本机能之上进化来的。人脑中最发达的部位（负责社会交往和做出决定）与控制味觉、嗅觉、口舌和肠胃运动的部位紧紧相邻。我们亲吻配偶是有理由的——这是我们所知的最原始的查探方式。
语言
对人类而言，语言是进化的终极发明。在令人类区别于动物的特征中（包括意识、移情作用、思想的神游、新陈代谢、宗教和道德等），语言处于核心地位。语言也许称得上是人类的决定性特征之一，但它在进化进程中到底有多重要呢？
10多年前，英国生物学家约翰·史密斯和匈牙利的厄尔什·绍特马里发表了《进化中的重要转变》，列出了从一代传到下一代的信息传递方式的历次创新——这些创新从生命本身的起源开始，到语言的发明为止。
但我们的祖先到底如何实现了语言从无到有的飞跃，这也许是科学史上最大的谜。绍特马里指出，有句法和语法，并利用从句的层级结构表达意思的复杂语言只进化了一次。只有人脑才能创造语言，但与普遍看法相悖的是，这种能力并不限于脑中的特定区域。如果负责语言的区域受损，其他区域可以代行其职。
但这引发了一个问题，即语言为何没有在其他动物——尤其是灵长类动物——的脑里落地生根。绍特马里认为答案存在于人类特有的神经网络。这种网络令我们具有了复杂的层级处理能力，这是形成合乎语法的语言所必需的。这些网络由人类的基因和实践所共同决定。
总之，语言是生物进化中的最后一笔。这是因为语言令那些掌握了它的动物超越了纯生物学的范畴。有了语言，我们的祖先就得以创造出他们自己的环境（我们称之为文化），并且不需要基因变化就能适应这种环境。
光合作用
从阳光中获取能量。几乎再没有哪项创新给生命造成的影响可与光合作用相比拟。光合作用真正改变了地球的面貌，转换了大气并给地球罩了一层保护壳，屏蔽致命的辐射。
如果没有光合作用，大气中将几乎没有氧气，植物或动物也不会存在——只有微生物在矿物质和二氧化碳组成的原始汤里勉力生存。它帮助生命摆脱了束缚，它产生的氧气也为复杂生命形式的出现搭建了舞台。
在光合作用之前，生命由单细胞微生物构成，其能量来源是硫、铁和甲烷等化学物质。之后，在大约35亿年前或者更早，一群微生物发展出了从阳光中获取能量的能力，帮助制造生长和能量消耗所需的碳水化合物。它们怎么有了这个本领还是一个谜，但基因研究显示，吸收光能的装置是从一种负责分子间能量传输的蛋白质进化而来的。光合作用问世了。
但这时的初期光合作用不制造氧气。它的原料是硫化氢和二氧化碳，最终产物是碳水化合物和硫。后来的某一时候——准确时间尚不确定——一种新的光合作用进化出来了，它利用水做原料，生成氧气这种副产品。
在当时，氧气对生命来说是有毒的。它在空气中积聚，直到某些微生物进化出了能容忍它的机制，并最终偶然找到了利用它作为能量来源的途径。这也是非常重要的发现：利用氧气燃烧碳水化合物的效率是不用氧气的18倍。
从这时起，地球上的生命开始有了充足的推动力。时至今日，或直接或间接，地球生命所用的所有能量几乎都是光合作用产生的。
除了为燃烧能源提供有效途径之外，光合作用制造的氧气也为生命提供保护。地球处于太阳的致命辐射之下，含氧大气的副产品之一就是臭氧层，它过滤掉了大部分的有害射线。
性别
鸟类如是，蜜蜂如是——对大多数物种来说，有性繁殖是唯一选择。而且地球上一些最壮观的生物奇观也是它造成的：从大到能从太空中看到的珊瑚礁，到精彩的性别展示——园丁鸟的求偶舞蹈，牡鹿的角，乃至诗歌、音乐和艺术。性别甚至负责延续生命本身：放弃性别的物种往往在数百代之后灭绝。
性别如此重要，但生物学家仍在争论它是如何进化形成的——以及它为何没有被淘汰。因为，从表面来看，区分性别似乎是失败的策略。
进化应该更青睐无性繁殖，原因有两个：首先，在争夺资源的战斗中，无性物种应该会轻易战胜有性物种。其次，由于精子和卵子只含有父母的一半基因，采取有性繁殖的有机体只能将50%的基因传给下一代。而无性繁殖能保证100%的基因传递。
显然，这种推理中存在错误。包括昆虫、蜥蜴和植物在内的很多物种确实通过无性繁殖（至少在短期内）顺利繁衍。但它们在数量上远远不及有性繁殖的物种。
人们一般将性别的持续胜利归因于它能将基因混杂起来，引发变异并将有害突变清除掉（突变往往令大多数无性物种最终灭绝）。变异的重要性在于它让生命对环境的变化做出反应。无性繁殖有时候就像在抽奖中买100张彩票，都是同一个号。但如果只买50张，每张买不同的号，就好得多。
尽管如今我们知道性别有多重要，这对了解它的起源却没有帮助。它的出现可能是出于DNA修复这种平凡的原因。单细胞、无性的有机体可能形成了定期复制其基因物质、然后再将其分组的习惯。这令它们可以通过转换成另一套基因来修复DNA损失。精子和卵子产生时仍然会出现类似的DNA转换。
死亡
死神是进化造就的吗？确实如此。生命体总会由于这样或那样的灾祸而死亡，例如挨饿或受伤。但还有另外一种死亡。细胞——甚至整个生物体——出于更高的利益而选择消亡。换言之，死亡也是一种进化的策略。
这在各种形式的程序性细胞死亡——亦称作凋亡——中体现得最明显。你的手有5个手指，这是因为当你还是胚胎的时候，曾经活在手指之间的细胞凋亡的缘故。如果没有细胞的死亡，我们甚至不会出生。
即使作为成年人，我们也离不开死亡。如果没有凋亡，癌症将在我们身上蔓延。
程序性细胞死亡在日常生活中也发挥着重要作用。它保证了内脏内层的细胞更新，为我们的皮肤提供由死亡细胞组成的保护层。当免疫系统消灭了感染，为数众多的白细胞会有秩序地自杀，让炎症平息。植物将细胞死亡用作一种丢车保帅的抵御病原体的策略，隔离感染区域并杀死其中所有细胞。
少量细胞的牺牲会对生物体有利，这很容易理解。但整个有机体的死亡可能也有进化的参与。所有高等有机体的细胞在几十次分裂之后开始老化，最终导致生物体本身的死亡。这可说是另一种对失控生长的防御措施。但另一种理论认为，这是某种固有的基因老化程序的一部分，为所有生物的寿命设定了上限。
大多数进化生物学家不同意固有的“死亡程序”的观点，而是认为衰老类似进化过程中的废品堆积站：自然选择没有理由筛除在生命中很晚才出现的缺陷，因为很少有个体能幸运地活到老年。但现在人们一般会活到生育期之后很久，因此遭遇到了进化之神从来不曾料想我们会找到的发明：死于年老。
寄生
这个词是偷、骗和暗中作恶的同义词。但发生在寄生虫和宿主之间的古老战斗却是进化的最强大的推动力之一。如果没有掠夺者和白食客，生命的面貌将与现在截然不同。
从病毒到绦虫，从藤壶到鸟类，寄生动物名列地球上最成功的生物体当中，从每种已知生物身上无情地攫取好处。以绦虫为例。这种线形寄生虫就像性腺加一个全是钩子的头，省去了长内脏的麻烦，喜欢浸泡在宿主消化系统的丰富营养物质中。在平均长达18年的一生中，一条人体绦虫能产卵100亿枚。
很多寄生虫，例如小小的肝吸虫，也很善于操纵宿主的行为。脑部感染了一种吸虫幼体的蚂蚁会觉得必须爬上草叶尖，在这里它们更可能被这种吸虫的最终宿主——绵羊——吃进去。
田纳西大学的生态学家丹尼尔·辛贝洛夫说：“它们真的很恶心，但它们多么擅长这种工作啊。进化很可能是由寄生虫推动的。这是有性繁殖得以延续的主要假说。还能比这更重要吗？”
对进化影响最大的寄生虫是个头最小的。细菌、原生动物和病毒能影响宿主的进化，因为只有最坚强的个体才能在感染中活下来。
宿主也能影响寄生动物的进化。例如，需要人与人接触才能传染的疾病往往进化得不那么致命，确保患者至少能活到传染给别人之后。
寄生体还能在更加基础的层面上推动进化。有一种寄生性的DNA片断名叫转位子，它能自己断裂并粘贴在染色体组上，转换成新基因或促进突变的出现。甚至性别起源也与它们有关，因为它们可能推动了细胞融合和配子形成的选择。
超个体
大量生物个体和谐地生活在一起，通过分工和分享劳动果实以实现更好的生活。我们把这种极乐社会称为乌托邦，并且为进入这个社会而努力奋斗。然而，进化的成绩却比我们的工作有效得多。
以僧帽水母为例。它看起来就像一个漂浮在公海上的普通水母。但放在显微镜下，你会发现这个看似有一个触须的动物其实是很多单细胞有机体组成的群落。它们的劳动分工堪称一种艺术。部分个体负责移动，部分负责摄食，部分负责分发营养物质。
这种共存带来了很多好处。它让本来会固定在海底的单位个体能够自由漂移。它们集结在一起更有利于免受掠食者的攻击，适应环境压力，并开拓新疆域。僧帽水母是真正的超个体。
既然益处多多，群体生命形态进化了很多次并不稀奇。但其中确有一个大的难题，以粘细菌为例。这些细菌也许是最简单的群居生物。在通常情况下，各个细菌独自行动，只有在环境中缺乏某些氨基酸时，个体才开始集结。由此形成的超个体形成柱状，顶端是含有孢子的有后代个体。但是既然只有形成孢子的细菌才有传播后代的机会并获得新生命，为何其他细菌还忠心耿耿相随呢？这种合作是如何进化出来的，它们又如何防止骗子的利用？人们仍然不能解答关于某些群居生命体的这些疑问。
人们在所有蚂蚁和白蚁、大多数组织高度发达的蜜蜂和黄蜂当中都发现了完全社会性。尽管这些微型社会也需要严密监管以防止骗子浑水摸鱼，但这很可能是地球上最接近乌托邦的社会。
共生
共生有很多种定义，但我们在这里是指两个物种存在一种在生理上很密切、互惠互利的依赖关系，这种关系几乎总是和食物有关。共生在进化过程中引起了巨大变化，而进化又不断孕育出新的共生关系。
也许最重要的共生关系是催生了复杂的真核细胞的那些。真核细胞利用专门的细胞器官（例如线粒体和叶绿体）从食物或阳光中获取能量。这些细胞器官本来是更简单的原核细胞，后来在完全的共生关系中被真核细胞吞并了。如果没有它们，生命的重要进展——例如日益增进的复杂性和多细胞动植物——将无从出现。澳大利亚墨尔本大学的杰夫·麦克法登说：“这个世界上只有两件事生死攸关：呼吸作用和光合作用。但两者都不是真核细胞自己办到的，是它们借助共生，从原核细胞那里借来的。”
共生在进化过程中出现得如此频繁，我们可以断言这是法则而非例外。深海中的琵琶鱼让荧光细菌在自己嘴巴里游曳，作为诱捕工具。在海面，珊瑚虫为能进行光合作用的海藻提供住所，用无机废物交换有机的含碳化合物。海藻还能产生一种吸收紫外线的化学物质，保护珊瑚。此外，科学家认为90%以上的植物物种与其他物种存在共生关系。
南美切叶蚁把树叶切下来，为培育在蚁穴中的真菌提供肥料。蚂蚁不能消化树叶，但靠它们养殖的真菌能分解树叶中的毒素，同时产生含糖和淀粉的美味。而且，如果没有消化道里的细菌消化食物和产生维生素，任何动物，包括人类在内，都无法存活。