生命不仅仅是能量循环，它还必须是可以自我复制的。能量循环可以从化学方程式中找到反应机制，但是，自我复制是如何形成的呢？
我们知道，有时候没有生命的物质也会增长，比如晶体。但是它不会一生二，二生四地持续复制自己，并且子代将继承父代的特征。这种信息是如何从上一代传递到下一代的？
你肯定在中学课本中已经学过，这种遗传信息存储在一种大分子物质——脱氧核糖核酸（ＤＮＡ）上。克里克和沃森在偷看了他们的竞争对手的一张照片后，受到启发，提出了ＤＮＡ的双螺旋结构。
DNA的分子结构
很多人搞不清楚ＤＮＡ、基因和染色体的关系，好像每次讲到遗传的时候，都会提到这三者。这里简单地解释一下。
ＤＮＡ是由脱氧核苷酸分子组成，脱氧核苷酸由碱基、脱氧核糖和磷酸组成，这些都是有机分子。碱基有４种，它的排列顺序就像是一张密码条，其中便存储了遗传信息。
一条ＤＮＡ链可以有数百万个核苷酸，比如人类最大的一条染色体，其中的ＤＮＡ包含近2.5亿个碱基对，毕竟要编码人类这样复杂的生命体，需要的说明书不可能太简单。
基因是指一小段DNA上所包含的遗传信息，编组一段承载独特功能的基因信息一般需要成百上千个脱氧核苷酸。特定基因可以用来制造发挥特定功能的蛋白质，因此，基因就是构建生命体的蓝图。组成简单生命最少要265到350个基因，人类大约有3.9万个基因。
染色体、DNA和基因的关系
染色体是由DNA缠绕在一种特定蛋白质上而形成的一种线状结构。它一般是在细胞分裂的时候才会出现。染色体可以被碱性染料着色，因而得名。一条染色体一般有1-2条DNA。
让我们回到最初的问题，这种自我复制的机制是如何形成的？沃森在给克里克的一封信中说道：“DNA造RNA，RNA造蛋白质。”
这就像我们小时候玩的印章游戏：在一张白纸上写一个字，趁油墨未干之时立刻用另一张白纸盖上去，这时你就会在第二张白纸上得到一个反着写的字，然后你再将第三张纸覆盖到第二张纸上，这样你就可以将第一张纸上的字完全复制到第三张纸上了。
蛋白质的合成
这第一张纸就是DNA上的一段基因，第二张纸就是RNA，第三张纸就是组成蛋白质的氨基酸。组成蛋白质的氨基酸一共有20种，而DNA是由4种碱基排列而成，因此，一个氨基酸至少得有3个碱基来编码，因为由2个碱基组成的二联密码最多可以编码16种（4*4）氨基酸。
但是，这套密码是如何形成的？为什么地球上的所有生命都共享了这一套密码？而不是演化出不同的几套密码呢？克里克甚至认为，这是某些外星智慧乘坐太空船将种子细菌刻意播撒到地球上的。
尽管过程比较复杂，但是生化学家已经证明，DNA的形成并不需要外星人来播种。前面已经讲到，形成DNA和蛋白质组件的条件在深海热泉口都已经具备。
但是，DNA基本上是惰性的，它开展任何复制工作，包括复制自己都需要蛋白质的帮助。这里就有一个先有鸡还是先有蛋的问题。
RNA逆转录为DNA
这个问题在上世纪80年代得到了解答，其关键就是RNA。因为科学家发现，RNA同时可以作为催化剂，也就是说它可以身兼蛋白质和DNA二职，自己催化自己的合成，同时还可以催化蛋白质的复制。
事实上，很小的RNA片段便具有催化功能，它可以和氨基酸的一些组件结合形成氨基酸。而我们知道，很多细菌在它的细胞里并没有DNA，细胞复制完全依赖RNA实现。也就是说，这是完全有可能的，DNA正是从RNA演化而来的。
RNA的形成，其实在前文已经说到。深海热泉口已经为RNA的生成准备了能量和原料。但是，通过自然条件下的化学反应形成RNA分子还存在一个浓度问题，形成一条简单的RNA分子，需要有惊人的浓度，这在海水之中是不可能的。
热泉口附近形成的和细胞大小差不多的岩石孔隙为分子浓度提供了条件，大量的核苷酸分子堵在小孔之中，就像一个矿石构成的细胞，使得分子自发缩聚成长链成为可能。
分子堆积形成长链
但是，RNA分子的形成并不意味着它就能自动为蛋白质编码。
分子生物学家索尔.斯皮格曼曾经做过一个实验，它把RNA和一些原材料及能量一起放进试管，它就会自我复制，并且它还会进化，复制的速度越来越快。它被称为斯皮格曼妖。
RNA虽然解决了复制问题，但是它自己并不会产生新的原材料。越来越多的RNA会很快消耗掉所有的原材料，那时，复制就会停止。要打破这个死亡之旅就要和能够进行新陈代谢的蛋白质合作。
再一次，矿物细胞发挥了作用。在真正的细胞演化出来之前，岩石孔隙为RNA复制和新陈代谢的合作提供了天然的空间。RNA的自我复制转变成了更高级的“细胞”复制。
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