几十年来，海洋学家乔恩·泽尔一直被一种他知道存在却看不见的生物所困扰。20世纪90年代，在海洋中央的一艘研究船上，泽尔开始寻找新的固氮细菌。利用尖端的DNA技术，他检测到一种以前未知的单细胞蓝细菌，大小约3微米。但当他用显微镜观察时，什么也没找到。基因足迹就在那里，但细菌却看不见。

泽尔到处寻找——从夏威夷的热带水域到北极——但总是空手而归。谜团加深了，因为他的团队发现这种生物失去了大约80%的基因组，包括光合作用所需的基因。它到底是怎么活下来的？然后泽尔注意到一个模式：每个含有神秘DNA的样本也含有一种特定藻类——布拉鲁多斯法埃拉·比格洛维的DNA。也许这种细菌藏在另一种生物体内。

与此同时，在世界另一端，日本藻类科学家萩野恭子也对同一种藻类着迷。她花了数年时间与女儿一起收集海水，女儿以为海滩只是用来采集样本的。为了培养藻类，萩野最终加入了ところてん——一种传统的日本海藻面条——结果奏效了。在藻类内部，她发现了一个神秘的黑点。就在她准备发表时，她偶然发现了泽尔的文章，该文章提出他看不见的细菌生活在比格洛维体内。基因测试证实了这一点：萩野找到了泽尔失踪的生物。

他们一起揭示了这种细菌和藻类已经变得如此相互依赖，以至于细菌基本上变成了一个细胞器——一个被称为“固氮体”的固氮动力源。这是地球历史上已知的第三次这种融合，仅次于线粒体和叶绿体。这一发现改写了生物学的基本规则：复杂生命现在可以固氮，为自我施肥植物等潜在创新打开了大门——不过，在面条出现之前，我们尽量不要太兴奋。