1977年，在南非一个名为“无花果树”的小山镇附近，来自哈佛大学的古生物学家巴葛鸿（Elso S.Barghoorn），在巴柏顿（Barberton）山地一座光秃秃的小山丘旁，敲出了一片类似燧石的岩石片。回到麻省的剑桥之后，他把这块石头切成岩石薄片，薄得让光线可以透过，并放到显微镜下观察。
由于水流满载着来自附近火山的矿物质，在经过地质作用后沉积而形成燧石；巴葛鸿从经验判断知道，这种岩层最容易有化石存在。30亿年前，这里经常有富含硅的熔岩，不断流入厚厚的黑泥中，硬化之后形成燧石；未曾止息的火山则一再将火山灰喷吐到大气中。这些火山灰大量掉落到黑泥中，并落入现已不存在的曾覆盖了非洲南部大部分地区达数百万年之久的史瓦济兰海（Swaziland）中。这片原始海洋经历了多年的火山喷发、地表侵蚀和碎石卵砾搬运等过程，堆积起许多复杂的岩层。在漫长岁月的等待之后，这些岩层盖住了古代的海岸，并形成海洋的底部。今天，这些过往的景象已在南非和史瓦济兰王国境内，排列成绵延数百千米以上的小山丘和岩壁。这种复杂的史瓦济兰岩层在某些地方的厚度，甚至超过了16千米。
这个化石海洋所形成的史瓦克匹生物带（Swartkoppie zone），是由数百米厚、掺杂着类似煤层的碳质沉积物所构成的地层。这类地层很容易会被误认为是生长着茂盛的树木、羊齿植物和苔藓群落的热带沼泽遗址，就像是在宾州发现的具有3亿年历史的大量煤层一样。这种地球表面富含碳质的沉积物，总是意味着光合作用生命的存在。
然而，史瓦济兰的岩石是在34亿年前沉积下来的，远比那些最原始的沼泽丛林要老十倍以上（最早的陆生植物化石形成于4.5亿年前）。
一线生机
在此之前，巴葛鸿教授一直努力寻找生命的古老纪录。在他和学生充分研究这些来自非洲的燧石岩片之后，巴葛鸿发现了上百个圆形物体，其中大部分都是圆球状的，但其中有一两个哑铃状的东西，特别吸引巴葛鸿的注意。
难道，这就是生命正在分裂时留存下来的证据吗？
科学家曾在克兰伯格层（Kromberg Formation）的岩石标本中，发现一些类似今日蓝绿藻的细长纤维状物。此外，1979年，加州大学圣塔芭芭拉分校的埃拉米克（Stanley M.Awramik）也在澳洲的瓦拉乌那岩层（Warrawoona Formation）中，发现保存极为良好的多细胞纤毛状以及圆形的微小构造物。它们所在的岩层年代大约为34亿年前。如果这些化石和周围的岩层一样古老，将证明这些较复杂的构造远比我们目前所知的要早很多。埃拉米克所发现的这一些微小化石，于1991年被证实是太古代的产物。这都是这星球上最古老的化石铁证——细菌仅在地球第一块岩石形成后5亿年，便能完成光合作用的运作，并兴盛于地球。
巴葛鸿在南非的发现，是一项极具企图心的研究成果。二十多年前，威斯康辛大学的地质学家泰勒（Stanley Tyler），曾给他看过在苏必利尔湖（Lake Superior）北岸所找到的岩石。这些20亿年前的石头在巴葛鸿的眼里，像是充满了微生物化石的奇怪物体。所以自1954年起，巴葛鸿便开始致力于寻找早期的生命起源。他的执着，不但使他在看似普通的岩石中发现了最古老的生命化石，更引起了长达数十年之久、至今仍未衰减的微生物化石研究狂潮。
失落的前寒武纪生命
20世纪50年代之前，一般都相信，生命是在5.7亿年以前快速崛起的。在这个通常称为“寒武纪大爆发”（Cambrian explosion）的时期，整个地球的岩层随处可见硬壳动物化石的踪迹；而在更古老的岩石中，则仍未有明确的动物骨骼化石发现。如果忽略了那些可能没有保存下来的较简单的软件动物，有些科学家还曾经假定所有的动物，甚至生命本身是突然出现的呢！
原来在英格兰和威尔士所收藏的那些已经详细研究的化石岩层，事实上是缺少了前寒武纪晚期的地层。而从中国、澳洲南部、西伯利亚等地所挖掘出来的更为连续的岩层，显露出许多海洋软体动物在沙岩上的清晰可辨的生痕化石。近年来，经过巴葛鸿和其他研究人员对前寒武纪地层的仔细筛检，除了揭开了原本覆盖在这些化石外表的神秘薄纱外，更提出了崭新的证据，而将地球生命的可能起源，回溯到更早远的时代。
所有早期生命的有力证据，都不是来自生物体本身的化石。科学家在加拿大拉布拉多（Labrador）东部和格陵兰西南、北极冰帽边缘的伊沙地层（Isua Formation），发现了地球上最古老的沉积岩。
这些岩石可能是那群太古代细菌的坟场。经历几乎40亿年的时间，精确地说是38亿年，这些岩石在巨大的温度及压力变动摧残之下，几乎没有化石可以完整保存；但生命却在伊沙地层中留下一些痕迹。碳，这个生命的中心元素，在某些伊沙地层中含量极为丰富；而这些碳同位素（碳十二比碳十三）的比值，则很接近于光合作用生物的特征值。这是什么原理呢？在自然界中，碳元素有数种不同的物理形态，而其化学组成几乎完全相同。这些差异来自于碳原子核中的中子数目的不同。我们周围的碳大都是稳定的碳十二（C12）形式。小于百分之一为碳十三（C13），更少量的碳则以不稳定的放射性同位素碳十四（C14）形式存在。由于生物进行光合作用时，喜欢利用碳十二，因此，科学家分析碳十二与碳十三的比值，便可推断某些含碳沉积物是否来自光合作用产物。
然而，碳十二的增加和两种碳形式的不对称比值，真的是细菌光合作用的结果吗？这些高含碳量的沉积物，代表的是细菌细胞壁、基因和蛋白质的残骸吗？伊沙地层的碳，是以石墨形式存在的，它们是页岩（一种由泥层所转变成的岩石）受到很大的压力和热量时所产生的。如果这些石墨是来自泥栖光合作用细菌的残留物，那么生命起源的年代，将会回溯到几乎和地表形成的同一时期。
巴葛鸿在史瓦济兰发现的34亿年前的微生物化石，催生了一项惊人的论点：从无生命转变成细菌所花的时间，竟比自细菌进化成较大且较为人所熟悉的生物所花的时间要少。生命在地球形成后的极短时间内，便开始与地球相伴！的确，生物与其赖以为生的地球环境之间这般攸关生死的结合，实在很难让生物学家明确界定生物和无生物之间的差异。
既然生命得和时时改变的环境打交道，因此，生命在开始之初，它便被迫维持自己的延续。那些可以用来形成重要化学键结的力量，也同时可再将这些键结破坏掉。第一批形成的细胞，除了要捕捉能量以保持自身的完整性并对抗外来威胁之外，它们也需要水和以碳氢氮化合物形式存在的食物。
环境不断改变，虽然细胞的复制作用在刚开始时只需要诞生一次即可；但不同的适应策略却得经由许多复杂的步骤才能达成。每一次的陨石撞击、火山气体的逸散、干旱及洪水，对细胞而言，都是一次危机。早期的生命要不就保持自身的完整性，从周围环境获得能量和碳的供给，要不就横尸路旁。
化学化石
这项在化石纪录中追寻“生命如何发展其生存策略”的挑战性工作，已在过去30年吸引了无数的科学家投身其中。借助于一些已发展成熟的分析技术，像薄如纸片的微晶石英透明光片（可以在强光、荧光和偏光显微镜下作详细的观察研究），就是其中一项有利的技术。在最佳条件下，微生物化石栩栩如生，只有专家才能分辨它们和活细菌的差异。例如，有从哈德逊湾贝契耳岛（Belcher Island）找到的22亿年前行光和作用的细菌属Eosynochococcus，和另一种取自挪威岩石的现代细菌属Synochococcus，要分辨它们是难上加难。
研究古老岩石的方法，除了直接检视其中所保存的化石之外，还有其他的办法。大部分嵌埋在不透光页岩中的化石，都不会保存得很好；但是构筑这些化石身躯的有机物质则能留存在页岩中。有时候，借由研磨这些石头，并以强溶剂处理磨下来的碎屑，便可以把里面的有机物质释放出来；接着，再利用气相色层分析法及质谱仪对这种“岩汁”进行分析。
这些分析技术催生出“化学化石”（chemical fossil）的观念。现今的生物，必然含有某些特定的高浓度化学物质；在使用相同元素的情况下，活生物的化学组合，多半和自陨石或早期原始生物实验中所自发产生的有机化学组合不同。其中所出现的某些碳化合物及碳同位素比值，就常被用来作为探究古老生命的线索。
在细胞生物学领域中日益累积的知识，有助于我们对岩石中这些稀有的谜样般线索加以研究和分析。了解一个细胞如何运作，就可以告诉我们要在古老的岩石中寻找些什么。在化石记录中追寻生命最原始的生存技巧和系统的过程里，生物学家和古生物学家已针对微生物过去历史的秘密，着手进行一项全方位的探求。我们正要揭开早期生命惊人却又令人自觉谦卑的历史成就！
生存之道在复制
最早的生命——DNA、RNA、酵素和蛋白质组成的小圆球（直径只有百万分之一米），可能颇类似我们这个时代所存在的最小生物。它们所含的DNA只能有限地主导代谢作用，且所具有的基因尚不足以制造生活必需的氨基酸、核苷酸、维生素和酵素。那些已经被详细研究过的最小型细菌，多半是寄生性的；它们自所寄生的动植物身上，获得本身所需的物质和能量。
当生命可以由环境中直接吸收它所需的组成时，便可以极尽所能地利用由紫外线和闪电作用所合成的生化物质，并尽可能白吃白喝。
但这场化学盛宴并没持续很久。在每个小生态中，这种免费的养分很快遭到细菌无止境的吸吮、成长及分裂而被消耗殆尽。无疑地，在生命存在的最初数百万年里，每次的饥荒、气候变迁或是微生物本身排泄废物的累积，常常会消灭一些微生物，有时甚至毁灭掉地表所有的生命。生命依着太阳制造养分的速率，进行着一次次微妙的生态平衡；而促成生命能在生死攸关之际挣扎前进的特性，则是DNA自我复制的能力。借由额外产生的生命拷贝，生命才能充裕地应付任何充满实验性的环境变迁。
突变是进化动力
DNA的复制对生命的延续是必要的，但并不足以应付进化的进行。依达尔文“代代相传，但略有变化”（descent with modification）的看法，突变是绝对必要的。借着微小的身躯和庞大的数目，微生物在面临巨大的环境改变时，可以很快采取因应之道；它们只要在食物和能量供应充足时，便可以毫不迟疑地复制。
手脚快的细菌每20分钟可以分裂1次，理论上在2天内可以产生2144个细菌（计算细菌生长的简易公式为2n，n等于世代数。因此，每小时若分裂3次，48小时就有144个世代，也就是2144之细菌）。这个数目远大于人类从古至今的总数。若无生长限制的话，4天后细菌总数则是2288个。的确，这个数目远大于物理学家所估计的宇宙中所存在的质子（大约是2226个）或夸克（quark）的数目。这个数字一再提醒我们，细菌拥有着以指数增加数量的本质。
大概会有百万分之一的机会，子代和亲代会产生差异（因为细菌是由无性的简单分裂所复制，所以属于单亲系统）。大部分突变种的特质会比亲代差一些，而较容易死亡。但是一个成功的细菌突变种，却可以在它所属的环境中急速扩展。
普通的环境危机，如温度变化、日照的质和量、水中盐分的浓度，都会促使微生物族群在不同的环境分化。在面对全球性的饥荒时，地球生态体系便会开始累积具有新基因子集、变异程度不等的细菌，它们借由新的代谢方式，自各种各样的原料中获得食物和能量来源。
最早的生化革命——发酵作用
最早的生化革命之一，是使细胞利用糖为原料，并将糖转换成ATP能量。糖的较低能量副产品——醇类和酸类，在当时是被当成废物排泄掉的。由于DNA会吸收阳光中的紫外线，而阳光又会打断细菌的DNA，所以某些细菌便得躲在泥巴和水中，以避开阳光的照射。这样的细胞倚赖地球表面的化学物质而存活着，于是它们发展出各种不同的糖分解作用——发酵作用。事实上，这种分解糖的发酵作用仍然存在于今天的细菌中。
细胞的分解作用先是以糖（葡萄糖、蔗糖）或是以碳水化合物（比糖复杂的链状化合物，像纤维素和淀粉）为对象。发酵菌也能以简单的含氮化合物为对象，像氨基酸，或是以醇类和酸类为对象。这种发酵作用的最终产物，可能是二氧化碳和乙醇——像是细菌发酵葡萄酒、啤酒和其他酿造酒品中的组成；可能是乳酸，像发酸的牛奶或是成熟的起司；也可能是醋酸和乙醇，像人工醋。一般而言，每个小食物分子被发酵作用分解后，都可以供应细胞一些ATP分子。
由于发酵细菌排出来的废物（某些酸和醇类）都还含有能量，因此，发酵作用并不是最有效率的代谢作用。在某个时期，某些微生物逐渐进化成可以吃掉发酵细菌排出来的废物。这些新的细菌分解掉这些废物，并从其中分解出更多的碳和能量。那些能在其他细菌的废物上繁衍的细菌，很像今天的食粪冠军——粪金龟和粪生真菌。
这种发酵食物链至今仍存在于沼泽和湖泊的泥沼中，以及海滨的潮间带。它们也存在于动物的消化道或路边的泥坑；只要是含氧量低、光线照不到的地方，就会有这些发酵细菌。其中，一种发酵菌的废物可能是另一种发酵菌的食物。某种发酵菌将食物转化成废物，而与其互补的发酵菌则将这种废物消化成自己的食物，这样的过程建立了碳释放能量的转换循环作用。因此，发酵作用永远不会绝迹。人体内就保留有这类作用：当我们运动时，例如跑楼梯，我们的细胞会暂时将典型的有氧调节代谢作用，转换为古老的发酵代谢模式。
虽然，发酵作用是一种较没有效率的ATP产生方式，但这种代谢作用却一直与我们同在。
发明“固氮作用”
最像早期生命的某些主要发酵菌，例如梭菌纲（clostridia）的细菌，也发展出自大气中抽取氮气的功能，并可将氮转化成类似氨基酸侧链的氨基、核苷酸及其他有机化合物。
但是，要固定氮得花很多的能量。每固定1分子的氮，需要6到18个ATP分子。若想要将这种反应作用工业化（例如，农作物肥料工厂以哈柏法制造氨），则至少需要在300个大气压及500℃的条件下进行。至今，仍没有任何植物或动物有这种能耐；事实上，除了固氮细菌，大部分的微生物也做不到。
所有生物的生存，都得倚赖固氮细菌。因为，除了以生物细胞蛋白质的形式所保存的氮元素之外，氮气会因为是空气中的惰性气体而难以取得。若没有固氮细菌直接自空气中捕捉氮气的活动，地球上的生命早就因为缺氮的饥荒而全部灭绝了。而且，即使在今天，发酵作用仍会把细胞内少量的氮释放到空气中；幸运的是，那些固定氮的细菌还会再将氮转回到生物体内。
如果这个世界没有了固氮细菌的把戏，我们就会因为缺氮而集体死亡。梭菌类、固氮菌类、根瘤菌类以及其他这类细菌，一直以它们所产生的重要氮化合物供应整个生物圈，并因此避免了一发不可收拾的全球性营养不良。
“食硫族”兴起
当然，现在蓬勃成长的发酵菌族群，仍然是以周边环境所产生的化合物为食物来源，虽然其中某些细菌也可以利用空气中的二氧化碳来制造食物。然而，当对微生物有益的有机化合物遭吞食殆尽时，生存的压力便逐渐升高了。
脱硫弧菌属（desulfovibrio）的祖先，则应运而生出另一种代谢方式。这类细菌可以呼吸硫酸盐，排出有毒的含硫气体（即硫化氢），并于硫酸盐转化成硫化物的过程中，产生ATP能量分子。这些细菌消耗硫酸盐，放出硫化氢气体，闻起来就像某些温泉地区所发出的“臭鸡蛋”味道。
在脱硫弧菌呼吸硫酸盐时，它们会合成一种叫吡咯紫质环（porphyrin ring）的分子，这种分子可以传递电子并借此产生ATP。脱硫弧菌这种制造吡咯紫质的代谢方式，被所有的生命形式（包括人类在内）保留了下来，重复使用并作了某些修改。
今天，一些吡咯紫质环的衍生分子不仅在我们的血液中循环（这也是使血液呈现红色的物质），且更借着它们将氧气运送到我们身上的每个细胞。
生命泉源——光合作用
借着吡咯紫质环的形成，许多细菌都进化出可以使用阳光这种最可靠和最充裕能量的能力。
当任何一个分子吸收到阳光时，它内部的电子就会被激发到较高的能阶状态。被吸收的能量通常以光或热量的形式释放，直到分子又回复到正常的能阶状态。但如果分子是连接到附在电子传递链膜蛋白上的吡咯紫质，光能就会被保留且另外再加以运用。这些留存在许多种细菌体内的光能，都可以被保留下来，以作为转化ATP分子之用。然后，ATP的能量可再被用来进行细菌活动和合成作用。例如，用来把取自大气的二氧化碳转变成食物，以及复制用来维持自身生长所需的碳化合物。这种从阳光和空气取得食物的“光合作用”，完全解放了某些细菌对现成有机化合物的倚赖。
毫无疑问，光合作用的进化是这星球生命历史中最重要的代谢革命！它最早发生在细菌身上，而非植物身上。然而，早期的光合作用与今天在植物身上所发现的光合作用并不相同。最初进行光合作用的生物利用氢气或硫化氢来进行反应，但并不产生氧气。
氢气在太古代普遍存在于空气中，那时候的太阳才刚“亮起来”，才刚开始放送它的光、热到太空中。嗜光的细菌则把所需的碳和直接来自大气的氢气结合在一起。此外，由火山作用所产生的硫化氢，在早期地球上的数量也比现在多很多。经过很长的一段时间之后，大气中的氢消耗殆尽，甚至在区域性的小环境中也快没有氢气了；于是有更多的光合作用细菌，开始使用由发酵菌及代谢硫化物之微生物所排出来的硫化氢废料，作为光合作用原料。这些光合作用细菌，就和现在一样，利用光能劈开氢分子，并排出不用的黄色凝结硫颗粒。至今，它们的一些现代子孙，像绿硫菌和紫硫菌，仍然持续进行着这样的活动。
谁跑得远，谁赢！
由于生存需要阳光，那些能够移动自己，以增加曝光机会的微生物，便享有好处。于是，一些行为模式便发生了。即使在那古老的时代，就已经出现为侦测食物和逃避毒害所发展出来的运动与简单的化学感应系统组合。
细菌快速运动的根源，似乎与一种旋转机制有关，而这种机制完全不存在于真核细胞中。细菌的尾部有一条鞭毛连接在细胞表面的小盘子上。这条叫作“质子马达”（proton motor）的圆形尾巴，确实是借由电荷变化来旋扭和推进的。通常，原核生物的鞭毛都长在身体外部；但在某些细菌中，像螺旋菌（spirochete），鞭毛则存在体内。在显微镜下，螺旋菌看起来像是一只小小的活螺丝起子。
最早的螺旋菌是一种发酵细菌，而且可能在生命历史里很早就进化出来了。最普遍的一种细菌——移动迅速的厌氧螺旋菌，在我们的进化舞曲中扮演着很有趣的角色，它会在后文再度登场。
那些进化出可以快速移动能力的细菌，就像拥有汽车的人们一样，在生存竞争上占了很大的优势。因为，能接触更多不同的环境，意味着拥有更多的机会；如同只要你有车子，就可以率先到达能发挥你老把戏的新巿场，如此就不用去学习新的交易方式。这些能快速移动的微生物也是如此，它们并不需要去发展新的代谢方式，只需要游到自己所喜欢的富含养分的地方，并使用原来的代谢方式，就可以活得很好。而且，快速移动的微生物，也有较多机会接触外来的基因和生物；因此，也更容易在各种不同的环境中，进化出复杂的共生体系。
细菌殖民地
以阳光维生的微生物，并不能为了逃避炙热的紫外线辐射，而将自己藏在泥巴中，因为这么一来它们将面临死亡。于是，微生物采取了另一种替代方式以躲开致命的光线——它们找到了一些滤光物质。微生物选择生存在富含某些盐类的溶液中，例如硝酸钠溶液，或是藏身在砂子及其他物质之下，一举两得地避开了紫外线，并让可见光进入。它们也会借着发展出涂黑自己的色素，以吸收有害的光线。此外，它们所建立的巨大菌落也创造了大量的阴暗区域，更改变了这个世界的景观。
从地球有水体开始，不同形式的微生物殖民地，构成了相互合作的小区。它们变成看起来像黏渣、紫色或赭色的菌斑，以及奇异的多层“细菌牧场”。位于最顶层的一代又一代的细菌受到照射而死亡，但残骸却保护了底下各层的细菌。这些细菌聚集了砂和其他沉积物，形成了一片活地毯。这种微生物地毯和泥被，在当时是强势的地表景观。
在今天，我们仍然可以找到这种厚到可以用刀子切成薄片的纤维菌毯。沿着墨西哥的下加利福尼亚、西班牙地中海沿岸、波斯湾、澳洲西部的温暖海滩，甚至是从加拿大东南的新斯科细亚省往美国南卡罗莱纳州的大西洋沿岸，都有这些依季节而生长的菌毯。由于外观上不显眼，它们几乎被那些寻找雄伟景观的人们忽视了。其实，这些菌毯是古老细菌王国的活生生的例子，而且完全不因时间而凋零。
细菌会修补DNA
除了利用滤光层保护自己之外，微生物还有其他聪明的策略，可以在远古时代太阳夺命的光线下求得生存。因此，细菌发展出能修补遭阳光灼伤的DNA的保护机制。这成为微生物小宇宙以及往后的欣欣向荣的生物圈之最有力的工具。
例如，细菌DNA受紫外线照射最常造成的破坏，是形成“胸腺嘧啶二聚体”（thymine dimer），也就是两个相邻的胸腺嘧啶互相形成错误的键结配对，取代了原先该与腺嘌呤配对的正常模式，造成化学结构的混乱，使DNA分子失去正常的功能。除非修护酵素能修复这种错置，否则细菌就会死亡。这种修护酵素可以移去发生错误的部分（即胸腺嘧啶二聚体），并拷贝新的正确的DNA来取代。换言之，受到紫外线威胁的细菌早就已发展出DNA剪接技术了。这也正是今天基因工程技术所利用的机制之一。即使生命在大气的臭氧层保护下免于紫外线危害已有20亿年的历史，但今日几乎所有的生物仍然保留有修护酵素。许多现存的细菌，它们的修护酵素得由光线来启动。
无法修补受损DNA就会死亡，这造成了生存压力，促成了DNA修复系统的发展。有时在拥挤的细菌菌落中，受损者反而会向邻居细菌借用DNA来修补，而不是使用自己的健康DNA拷贝来进行这项工作。在现代细菌中，以不同DNA片段形式存在的基因信息，也可在不同的细菌族群之间相互传递。
虽然，在代谢方式相似的细菌之间交换基因是最简单的方法，但只要有一连串中介者，任何细菌族群都可以自其他族群接受基因。在小宇宙中，这种遗传信息的传递方式，其便利及迅速的程度近似现代电磁的通信方式。借着交换基因，细菌族群可以在其所处的特殊环境中保持优势，而个别的细菌，则可以持续地将它们的基因传给后世。
细菌也有性生活
生命在严酷的阳光下逐渐地适应，小宇宙也慢慢发展出“性”来。虽然最早的“性”在定义上迥异于我们所认识的动物性模式，但它们基本的性质是相同的。
性，如同生物学家的认知，是不同源基因彼此混合或结合的过程，但它并不等于生殖作用（reproduction）。因为，老的生物可以因为接受新的基因，而产生所谓的“性活动”，却用不着进行生殖。性，经常包含至少一个活的生物，但是第二个基因的来源，却不必一定是来自活体，它可以是病毒甚至是试管中的DNA。
在早期地球的某个时期，当某只细菌使用了来自某个病毒、活细菌的新鲜基因，甚至死细胞所抛弃的老旧DNA，以替换它自身某些遭阳光伤害的基因时，这个细菌便开始有了“性”。比起和生殖绑在一起，以减数分裂（meiosis）产生精子和卵子的动物性活动来说，这种更流畅、更频繁的细菌性生活，无形中增进了小宇宙的复杂性。由于细菌可以在任何时间进行基因混合，更不受限于只能在生殖过程中交换基因，因此，以遗传学观点来看，它们比动物具有更复杂的性关系。
因为细菌的基因转移并不须建立在生殖作用上，这也使得我们需要稍微解释一下，才容易了解。细菌在开始进行性活动时，有两个参与者，而通常在结束时，只有其中一个能有性生殖后代，即细菌母体。这种重组后的细菌，现在带着两个来源的基因。它甚至不须进行生殖后代的工作，便可以带有90%的新基因。
在这个到处充满敌意的环境中，要生存下来便需要更偶然且更迅捷的效应。因此，这种“细菌的性”和紧扣着生殖作用的动植物性活动，是非常不一样的。“细菌的性”至少领先“动物的性”20亿年，它就像一张王牌，允许所有的微生物种类参与这项进化游戏。