軍の退役後、生物学教授として大学にて教鞭をとるレナのもとに1年前の極秘任務に赴いたまま行方不明だった夫ケインが突然現れる。しかし、ケインは記憶が曖昧で、どうやって家に戻ったのかすら理解できていない。ケインはその後、容態を崩し、病院への搬送中、軍によってレナとともに拘束され研究施設に連れていかれる。施設でレナは心理学者のヴェントレスによってケインが危篤状態であると告げられ、ケインはこの施設の外に広がるシマーと呼ばれるエリアからの唯一の生存者であると説明される。レナはベントレスがシマーを物理学者のジョージー・ラデク、人類学者のキャス・シェパード救急医療隊員のアーニャ・ソレンセンを率いて調査することを知り、この探検隊への参加を自ら志願する。
人間の意識をコンピューターに移行させる実験を続け、成功目前まで近づいた神経科学者のウィリアム・フォスター(キアヌ・リーヴス)は、事故で家族を失ってしまう。深い悲しみの中、彼は家族のクローンを作り出し、そのなかに彼らの意識と改ざんした記憶を移し替える。そして今までと変わりない生活を送ろうとするが、実験の動向をチェックしていた政府の組織がサンプルとして家族を奪おうと画策していた。
公衆衛生調査官マシューはある日、同僚のエリザベスから奇妙な相談を受ける。彼女の恋人ジェフリーが以前の彼とは別人のようになったという。その翌日、エリザベスがマシューの家に駆け込んで来て、ジェフリーは見知らぬ人たちと密会しており、彼らは人間らしい感情が無いように思われたという。マシューはエリザベスを知り合いの精神科医のキブナー博士のところへ連れて行くがそれは単なる幻覚にすぎないと断定される。数日後、マシューの親友ジャックの家で不思議な物体が発見される。
慢性疲労症候群。博士課程の途中でこの病に倒れた女性が、自らの姿にカメラを向け、重篤ながら"怠け"と誤解されがちな疾患の理解を呼びかけるドキュメンタリー。
生化学者・永島利明は事故死した妻・聖美（きよみ）の肝細胞の培養を始める。それは、聖美を生き続けさせるためだった。順調な増殖を示す聖美の肝細胞。中でもミトコンドリアの増殖は異常ですらあった。時を同じくして聖美から腎臓の提供を受けた少女、真理子の身体にも異変が生じていた。全ては10億年前に人類の体細胞に侵入し、寄生という形の共存を続けてきたミトコンドリアの、新たな生命体への進化を目的とした計略だった。
