箭石很像是一種小型烏賊，或者說「曾經」是（箭石是一種生活在泥盆紀至白堊紀的軟體動物，鞘容易保存為化石）。不過如今當你把箭石化石放到掌心，它看上去卻更像是一顆大號子彈。箭石已經滅絕了數千萬年，與恐龍一同在中生代末期消失，它們屍體的大部分都是含碳的小圓柱形方解石或霰石，這也讓它們的屍體發生硬化。當箭石外層的石灰石被切開後，它們的流線型外形會更加清晰，內骨骼看起來也很優美，而你或許已經在牆上或是書架上見過它們了。不過你的碳原子與一個箭石群落之間還存在著特殊聯繫，因為它們的化石被作為同位素標準品，科學家可借此測算飲食與污染對人類及生態系統的影響。
幾十年來，科學家們從南卡羅來納皮迪河（Pee Dee）的海相沉積物中挖掘箭石，研磨並清洗之後，發現這些石灰石中，較重的碳13同位素與普通的碳12原子含量比為1.11％。這個值被用來作為國際碳同位素標準（PDB）。但地質化學家使用了太多的皮迪箭石，以致如今箭石已經耗盡，因此在1994年一個新的標準被啟用，即VPDB標準（Vienna Pee Dee Belemnite，維也納-皮迪箭石），以此作為同位素基準，用於測量所有含碳對象，其中也包括人類。
如果取一根頭發送往同位素實驗室進行分析，你會發現，相比工業革命前的估測數據，如今的碳13的含量更低，而這一差異也印證了我們給文明社會提供能源的方式。就像今天的植物與浮游生物一樣，煤炭、石油和天然氣的那部分由光合作用而來的碳，其中的碳13含量比水與空氣中的含量低；同時，通過改變大氣與海洋之間的平衡，燃燒化石能源排放的氣體正在降低地球上所有生物的碳13含量。體內帶有碳污染物的想法不僅僅只是一個理論抽像——通過將你失衡的同位素比例與中生代「烏賊」進行對比，你可以證明這一點。
化學家們用重輕同位素比來表示你頭髮中的碳13含量，並標記為「δ13C」，其發音是「德耳塔碳13」，接著根據箭石標準對這個數值進行修正，負值表示碳13的含量比皮迪箭石要低。你可能會發現你的δ13C在-15‰到-25‰之間變化，更精確的數值還取決於你所在的位置以及所吃的食物。而這，不管你信不信，又將我們帶回到了麥當勞。
生態學家路易斯·馬蒂內利（Luiz Martinelli）及其團隊在2011年的《食品化學》雜誌上發表文章，對快餐導致現代西方飲食嚴重同質化的觀點提出質疑。為了證明這一點，他測試了全球各類常見食物的同位素比例，並通過漢堡重建了人類與其原子最初來源之間的原子聯繫。
他在文中寫道：「消費者可以在大約120個國家超過32000個門店購買到同樣的巨無霸，這在人類歷史上還是第一次出現。」這一局面通常被作為飲食全球化的論據，但馬蒂內利的團隊指出，巨無霸的配方在全世界範圍內一致，但真正的組成部分反映的仍然是食品原料產地本土的同位素環境。他們將這種全球與本土的混合特徵稱之為「全球本土化」。
為了更好地理解全球本土化，最好先回憶一下食物中的原子從何而來。巨無霸中的碎牛肉當然來自於大批量的牛，也許是國內養殖的，也許是進口的。舉例而言，紐約或芝加哥的麥當勞，牛肉很可能來自美國本土，但阿姆斯特丹的大多數牛肉則由其他國家生產。也就是說，無論身在何處，你點的都是「雙層牛肉餅」，但牛肉本身卻不像配方那樣全球統一。
牛的同位素比例取決於它所吃的植物，而不同植物中不同的碳痕跡又取決於植物的品種以及它們生長的環境。例如，玉米和甘蔗，δ13C的數值（-10‰到-15‰）就比小麥和大豆（-20‰到-35‰）要高，這其中既有基因的因素，也與植物生長環境有關，生長在相對溫暖而乾燥的地區，例如大平原地區或墨西哥灣沿岸，植物都會傾向擁有更高的數值。
在馬蒂內利與他的團隊測試了26個國家的牛肉餅δ13C數值後，他們也發現了這些牛肉原子受控於產地的明確依據。巴西與美國麥當勞的牛肉相比蘇格蘭及奧地利來說，數值明顯高出不少。這在很大程度上是因為巴西的牛是在熱帶草原放養，美國的牛則是以玉米作為飼料，這兩類植物的碳13含量都比蘇格蘭與奧地利用作飼料的乾草或大豆更高。日本漢堡的同類數值與巴西接近，這似乎並沒有像預料中那麼低，因為日本的氣候相對更為潮濕溫和。不過日本也大量從澳大利亞進口牛肉，那邊的氣候則更為炎熱乾燥。儘管在全世界來說，巨無霸無論看上去還是吃起來都差不多，但它所含的碳原子則顯示，它還是遠比看起來更為本土化，或者說全球本土化。
不必驚訝的是，飲食、地理位置以及生物之間的原子關係也會延伸到你身上。
在馬蒂內利的成果基礎上，猶他州與印第安納州的一組科學家繼續深入調查了全球食品對歐美居民的影響。他們走訪了14個國家，從理髮店的地板上以及志願者的頭上收集了碎發。隨後發現，無論快餐與超市連鎖店如何普及，他們身上的同位素信息仍舊抹不去故鄉的痕跡。他們在2012年的《公共科學圖書館期刊》發表了一篇論文，指出喜歡快餐的美國人頭髮中碳13的含量比歐洲人多，一部分原因就是美國飼養的牛多數以玉米為食。相比芬蘭人與瑞士人，葡萄牙人δ13C的數值也更高些，很可能是因為他們的食譜中有更多的海鮮，他們消費的蔬菜與穀物也生長於乾燥溫暖的地中海氣候中。
作者最後總結，他們的數據「在樣本國家採集到了飲食在地理上的結構性差異」，雖然表面上看起來它們是一致的。儘管我們大多數人都不再利用身邊動植物原子來構建並維持身體，但是通過這些有機物，食物鏈的同位素標記仍然將我們與特定地區聯繫在了一起。
人類飲食在原子層面的變化如今已超越了物種界限，影響到我們身邊的動物。2010年，《哺乳動物學報》上刊登了一項發現，懷俄明大學和其他一些機構的科學家們介紹道，瀕臨滅絕且罕見的沙狐經常出沒於加州貝克斯菲爾德市的巷道與後院中，在它們體內也觀察到了同位素變化。
直到近期，野生動物學家們仍然高度依賴對狐狸糞便中可見物進行識別的方法來確認這種動物曾吃過什麼。例如在加州聖華金河谷的偏僻區域，通過糞便中的殘骸可以辨識出其食物中有齧齒類、鳥類和昆蟲，然而在都市找到的沙狐糞便中，除了少量塑料包裝物外，基本找不出可以識別的食物。加州人丟棄的深加工軟質食品在沙狐的腸胃中通過，並沒有留下太多痕跡，但碳同位素卻記載了它們的食物從野生食物到超市食品的轉變。如今，貝克斯菲爾德的沙狐比起它們的鄉下親戚來說，糞便中攜帶更多的碳13同位素（δ13C數值更高）。
當貝克斯菲爾德的沙狐搬到了城裡，它們不僅擴大了日益縮小的瀕危領地——它們也因為共享同樣的全球本土化飲食，擁有與當地人類似的同位素比例。聖華金河谷的植物δ13C數值通常較低，小型的獵物也是如此，它們的碳原子便循環到了野生狐狸的體內。但貝克斯菲爾德的都市食物鏈與遙遠的玉米產地掛鉤，δ13C數值較高，這種區別如今也在都市狐狸濃密的尾毛和抽動的鬍鬚中得以顯現。
幸運的是，大多數對野生動物被人類「垃圾食物」餵養的擔憂在這個案例中並不存在。相比它們的鄉下親戚來說，貝克斯菲爾德的狐狸繁殖力更強，平均存活率也更高，儘管它們面臨機動車與鼠藥的威脅。然而，人類與狐狸體內碳同位素平衡的另一種變化趨勢就令人不悅了，並且這確實是全球性問題。
全世界的δ13C數值自從化石燃料開始被使用後都在持續下降。這種跡象隨處可見，比如樹木的年輪、湖底的層層沉積物或珊瑚形成的精緻帶狀石灰石，當然還有你自己的身體。如果你能測試自己幼年時期頭髮中的碳13含量，你一定會發現比現在的數值要高——前提當然是你現在還有頭髮，飲食結構也沒有發生巨變。
二氧化碳如果攜帶較重的碳13同位素，在進入植物及浮游生物的細胞時會更為困難，因此遠古森林及海洋的沉積物，其碳13的濃度都比當時的大氣中低。當我們燃燒這些化石沉積物時，就如同我們向今天的大氣中傾瀉了一場輕碳的洪水，最終這種對大氣碳池的稀釋又會通過供養我們的食物網絡發揮它的作用。
與此同時，其他一些元素也隨著煤炭的燃燒被釋放出來。2012年，密歇根大學的研究者採用特定同位素比率測定法，將有毒的汞原子來源定位到了佛羅里達州水晶河邊的火電站。一名研究員在接受密歇根大學新聞社的採訪時說道：「本項研究首次採用汞同位素比率，調查因煤炭燃燒導致的近源汞沉積物。」第一作者勞拉·謝爾曼（Laura Sherman）說道：「這項研究讓我們可以直接標記和定位那座火電站排放的汞，它們被排放到本地的湖泊中，並可能對其中的魚類以及吃這些魚的人們造成潛在威脅。」
有一點毋庸置疑：我們體內的碳原子證實，我們對全球碳循環的影響甚於火山。通過測定夏威夷莫納羅亞火山排放的二氧化碳δ13C數值發現，20世紀70年代時其平均值大約是-7.5‰，直到本書撰寫期間已降至大約-8.3‰了——延續著工業革命以來的趨勢。δ13C數值的每一次下降，都意味著大氣中二氧化碳含量的上升。全球性的同位素變化趨勢只是警告之一，它告訴我們在現代社會中，我們仍然通過原子鏈與地球緊密相連，跟我們的祖先並無差異。在這種不可避免的約束之下，能否讓生活既美好又可持續，將是對我們的一大挑戰。