生命不僅僅是能量循環(huán)，它還必須是可以自我復(fù)制的。能量循環(huán)可以從化學(xué)方程式中找到反應(yīng)機(jī)制，但是，自我復(fù)制是如何形成的呢？
我們知道，有時(shí)候沒有生命的物質(zhì)也會增長，比如晶體。但是它不會一生二，二生四地持續(xù)復(fù)制自己，并且子代將繼承父代的特征。這種信息是如何從上一代傳遞到下一代的？
你肯定在中學(xué)課本中已經(jīng)學(xué)過，這種遺傳信息存儲在一種大分子物質(zhì)——脫氧核糖核酸（ＤＮＡ）上?？死锟撕臀稚谕悼戳怂麄兊母偁帉κ值囊粡堈掌螅艿絾l(fā)，提出了ＤＮＡ的雙螺旋結(jié)構(gòu)。
很多人搞不清楚ＤＮＡ、基因和染色體的關(guān)系，好像每次講到遺傳的時(shí)候，都會提到這三者。這里簡單地解釋一下。
ＤＮＡ是由脫氧核苷酸分子組成，脫氧核苷酸由堿基、脫氧核糖和磷酸組成，這些都是有機(jī)分子。堿基有４種，它的排列順序就像是一張密碼條，其中便存儲了遺傳信息。
一條ＤＮＡ鏈可以有數(shù)百萬個(gè)核苷酸，比如人類最大的一條染色體，其中的ＤＮＡ包含近2.5億個(gè)堿基對，畢竟要編碼人類這樣復(fù)雜的生命體，需要的說明書不可能太簡單。
基因是指一小段DNA上所包含的遺傳信息，編組一段承載獨(dú)特功能的基因信息一般需要成百上千個(gè)脫氧核苷酸。特定基因可以用來制造發(fā)揮特定功能的蛋白質(zhì)，因此，基因就是構(gòu)建生命體的藍(lán)圖。組成簡單生命最少要265到350個(gè)基因，人類大約有3.9萬個(gè)基因。
染色體是由DNA纏繞在一種特定蛋白質(zhì)上而形成的一種線狀結(jié)構(gòu)。它一般是在細(xì)胞分裂的時(shí)候才會出現(xiàn)。染色體可以被堿性染料著色，因而得名。一條染色體一般有1-2條DNA。
讓我們回到最初的問題，這種自我復(fù)制的機(jī)制是如何形成的？沃森在給克里克的一封信中說道：“DNA造RNA，RNA造蛋白質(zhì)?！?/p>
這就像我們小時(shí)候玩的印章游戲：在一張白紙上寫一個(gè)字，趁油墨未干之時(shí)立刻用另一張白紙蓋上去，這時(shí)你就會在第二張白紙上得到一個(gè)反著寫的字，然后你再將第三張紙覆蓋到第二張紙上，這樣你就可以將第一張紙上的字完全復(fù)制到第三張紙上了。
這第一張紙就是DNA上的一段基因，第二張紙就是RNA，第三張紙就是組成蛋白質(zhì)的氨基酸。組成蛋白質(zhì)的氨基酸一共有20種，而DNA是由4種堿基排列而成，因此，一個(gè)氨基酸至少得有3個(gè)堿基來編碼，因?yàn)橛?個(gè)堿基組成的二聯(lián)密碼最多可以編碼16種（4*4）氨基酸。
但是，這套密碼是如何形成的？為什么地球上的所有生命都共享了這一套密碼？而不是演化出不同的幾套密碼呢？克里克甚至認(rèn)為，這是某些外星智慧乘坐太空船將種子細(xì)菌刻意播撒到地球上的。
盡管過程比較復(fù)雜，但是生化學(xué)家已經(jīng)證明，DNA的形成并不需要外星人來播種。前面已經(jīng)講到，形成DNA和蛋白質(zhì)組件的條件在深海熱泉口都已經(jīng)具備。
但是，DNA基本上是惰性的，它開展任何復(fù)制工作，包括復(fù)制自己都需要蛋白質(zhì)的幫助。這里就有一個(gè)先有雞還是先有蛋的問題。
這個(gè)問題在上世紀(jì)80年代得到了解答，其關(guān)鍵就是RNA。因?yàn)榭茖W(xué)家發(fā)現(xiàn)，RNA同時(shí)可以作為催化劑，也就是說它可以身兼蛋白質(zhì)和DNA二職，自己催化自己的合成，同時(shí)還可以催化蛋白質(zhì)的復(fù)制。
事實(shí)上，很小的RNA片段便具有催化功能，它可以和氨基酸的一些組件結(jié)合形成氨基酸。而我們知道，很多細(xì)菌在它的細(xì)胞里并沒有DNA，細(xì)胞復(fù)制完全依賴RNA實(shí)現(xiàn)。也就是說，這是完全有可能的，DNA正是從RNA演化而來的。
RNA的形成，其實(shí)在前文已經(jīng)說到。深海熱泉口已經(jīng)為RNA的生成準(zhǔn)備了能量和原料。但是，通過自然條件下的化學(xué)反應(yīng)形成RNA分子還存在一個(gè)濃度問題，形成一條簡單的RNA分子，需要有驚人的濃度，這在海水之中是不可能的。
熱泉口附近形成的和細(xì)胞大小差不多的巖石孔隙為分子濃度提供了條件，大量的核苷酸分子堵在小孔之中，就像一個(gè)礦石構(gòu)成的細(xì)胞，使得分子自發(fā)縮聚成長鏈成為可能。
但是，RNA分子的形成并不意味著它就能自動為蛋白質(zhì)編碼。
分子生物學(xué)家索爾.斯皮格曼曾經(jīng)做過一個(gè)實(shí)驗(yàn)，它把RNA和一些原材料及能量一起放進(jìn)試管，它就會自我復(fù)制，并且它還會進(jìn)化，復(fù)制的速度越來越快。它被稱為斯皮格曼妖。
RNA雖然解決了復(fù)制問題，但是它自己并不會產(chǎn)生新的原材料。越來越多的RNA會很快消耗掉所有的原材料，那時(shí)，復(fù)制就會停止。要打破這個(gè)死亡之旅就要和能夠進(jìn)行新陳代謝的蛋白質(zhì)合作。
再一次，礦物細(xì)胞發(fā)揮了作用。在真正的細(xì)胞演化出來之前，巖石孔隙為RNA復(fù)制和新陳代謝的合作提供了天然的空間。RNA的自我復(fù)制轉(zhuǎn)變成了更高級的“細(xì)胞”復(fù)制。
