宇宙起源、生命起源、人类起源的问题，笔者与许多人一样有着浓厚的兴趣。生命起源是一个漫长的形成过程，本文将对生命形成路线图进行描述。笔者对“生命”的定义是：一种能够使用间接信息的智力行为系统。所谓间接信息，是指一种结构物可以通过第三方对另一种结构物（包括其自身）产生作用；而能够使用间接信息的主体也就具有了某种程度的智力，或者说智力行为就是对间接信息的使用。对比之下，直接信息是指一种结构物直接对另一种结构物产生作用，例如万有引力、电磁力等。显然，只有在使用间接信息的情况下，一种结构物选择和控制另一种结构物的行为才成为可能，利用间接信息对选择和控制对象进行编码也才成为可能。

笔者给出的地球生命形成暨进化路线图是这样的： 1地球液态水环境； 2水溶物（包括水融物）富集区；3 活性膜；4半膜胞体；5 核苷酸、核酸与氨基酸、蛋白质的互动关系； 6间接信息的出现与积累；7 裸体基因与智能蛋白质；8半膜细胞；9 全膜细胞与单纯生命体；10智因（DNA 智力系统）与管家膜蛋白（细胞膜智力系统）； 11单细胞生物；12 单细胞聚集体；13多细胞生物；14 群居生物；15神经元智力系统。

1 、地球液态水环境

当地球随着太阳系从烈火中诞生之后，地球表面物质逐渐冷却，漂浮的尘埃渐渐落地，水汽也降落形成海洋、湖泊、河流。目前我们只知道地球上有生命，而且地球生命的最主要特点是离不开液态水环境，其主要原因在于液态水是一种性能非常好的溶剂，可以为生命起源提供丰富的无机物和有机物，因此笔者建议称地球生命为“水基生命”。

与此同时，太阳系的空间环境（涉及到太阳、行星、其它各种星体对地球的引力、光辐射和物质输送），以及地球的自转、公转、重力、电磁场、大气压、空气和地壳物质成分（化学元素）、地形地貌（相当于地球的“膜”）等，也对地球生命形成和物种进化，产生着或多或少甚至不可或缺的作用。

2 、水溶物（包括水融物）的富集区

地球的公转、自转，以及地壳运动和磁场，可以导致形式多种多样的气象变化、地表水变化、地质变化，能够频繁发生气象闪电、地动放电、星际闪电，并促成某些有机物分子和高分子的出现。太阳和其它星体的光热辐射，以及陨石、彗星也有助于增加地球的有机物。

液态水是一种性能非常好的溶剂，大量的无机物分子和有机物分子都能够溶于水，成为水溶物；与此同时，还有许多无机物分子和有机物分子能够很好的进入液态水里，成为水融物。在地球上的某些液态水环境里，例如水与空气界面（包括多气泡的液态水中），水与固体界面，特别是水与多孔物体的界面，会形成无机物和有机物的富集区，其中就包括钠离子、钾离子、氯离子，硫化合物、磷化合物、碳水化合物，糖类、酯类（ 单糖、甘油、脂肪酸），嘌呤、嘧啶， 氨基酸、核苷酸，等等。

有必要指出的是，通常所说的“生命诞生在海洋里”，只是一种笼统的说法。其实生命更可能诞生在某些特定的水域里，例如海洋与陆地的接触带和陆地湖泊，特别是水溶物（包括水融物，下同）丰富的温泉里。这是因为，海洋的水体太大，水溶物难以高度富集起来（海底火山温泉区例外）。因为这些水域的水溶物比较容易富集起来，如果这里还有着多孔岩石或者粘土，同时又有着独特的地形地貌和电场、磁场，能够形成雷电、地电多发区，不断产生各种各样的无机物分子和有机物分子，生命很可能就会在这样的水域环境中形成和诞生。

3 、活性膜

放眼宇宙，不难发现，宇宙物质结构的千姿百态，几乎都与“膜”有关，例如电子云实际上就是原子的电子膜。综观生命，不难发现，生命的姹紫嫣红，也几乎都与“膜”有关，正是生物膜和细胞膜在展示着生命的美丽和神奇。

生命形成既需要多种多样的有机物和无机物，同时也要求这些有机物和无机物具有相当的浓度，例如接近细胞内的物质浓度。这是因为，只有在水溶物高浓度的这种环境里，各种有机物和无机物才有更多的机会彼此相遇，从而发生频繁的化学反应和物理反应，进而生成新的更多更复杂的有机物和无机物。

据此可知，在生命形成过程中，在液态水的无机物和有机物的富集区，一定曾经出现过一些膜状结构物；这些膜状结构物具有富集某些有机物分子和无机物分子的功能，它们可以在一定范围里提高并保持某些有机物分子和无机物分子的浓度。笔者称这些膜状结构物为“活力膜”或“活性膜”。有趣的是，这些活性膜虽然具有某种选择性，但是却“知其然而不知其所以然”，因为它们并没有目的性。

初期构成活性膜的主要载体是酯类分子，这是因为酯类分子的不同部分，同时分别具有亲水性和疏水性，这种性质使其能够弯曲并形成膜状结构，简称脂膜。 脂膜主要有两种形式，第一种是全膜脂膜，具有一定程度的封闭性，里面可以是空气，或者是液态水；第二种是半膜脂膜，它们附着在某些固体上（例如多微孔的粘土），同样也具有一定程度的封闭性，里面可以是空气，也可以是液态水。显然，全膜脂膜的流动性大，半膜脂膜的稳定性好。

在活性膜聚集的液态水小区域的环境里，无机物和有机物得到进一步富集，这种富集为更复杂的有机物出现提供了新的机会，其标志就是某些核苷酸分子聚合在一起形成简单的核酸高分子，某些氨基酸分子聚合在一起形成简单的蛋白质高分子， 以及某些能够释放能量的化合物分子（包括化学反应和物理反应）。

4 、半膜胞体

随着活性膜富集区的有机物分子和无机物分子的种类不断增加，终于出现一种或若干种非常简单的膜蛋白。接下来，这些简单的膜蛋白会与脂膜结合在一起，从而形成结构和功能进一步复杂的活性膜；这是因为，膜蛋白具有更灵活的分子通道，可以更精确的选择不同的无机物分子和有机物分子通过活性膜。

当一层膜蛋白覆盖在半膜脂膜（附着在微孔材料上）之后 ，又有一层脂膜再覆盖在膜蛋白上，从而构成三层的“夹肉烧饼状半膜”，或者说是“夹心汉堡状半膜”；它们是一种更高级的活性膜，具有许多分子通道，可以在一定程度上选择某些有机物和无机物分子的进出。

尽管这时的“夹肉烧饼半膜”，虽然自己尚没有动力，但是由于它们附着在固定的多微孔材质上，因此可以被动的在类似潮汐式涨落外力的作用下，仍然可以实现某些无机物和有机物分子的频繁进进出出，从而就为核苷酸与氨基酸之间的相互催化反应，提供了相对长期稳定的场地，有助于两者形成稳定的信息对应关系。

上述功能复杂的高级活性膜，彼此有着不尽相同的结构及其相应的功能，它们可以分别对不同的无机物和有机物形成富集功能。可以预期的是，若干种复杂的活性膜会彼此结合在一起，从而形成可以同时对若干种无机物和有机物进行富集的更复杂的更高级的活性膜。

这些高级活性膜有着各种各样的形状，它们可以象阿拉伯故事里的“魔毯”一样漂荡在水里，甚至空气里；也可以附着在其它物质上，例如多孔的粘土上。对于后一种情况来说，如果所在区域的水体存在某种类似潮汐的涨落，这种外力的出现有助于推动许多无机物和有机物分子频繁进出活性膜。当上述高级活性膜能够囊括并相对控制某个小区域里的若干种无机物和有机物的进出，而尚未形成全闭合空间时，笔者将其称之为“半膜胞体”。

半膜胞体与活性膜一样，既可以漂浮在液态水中，也可以附着在某些多孔材质上，甚至能够在空气中随风飘动迁移到远方。 美国纽约大学的化学家罗伯特?夏皮罗所谓的“垃圾袋”（注1 ），有一点类似笔者这里所说的漂荡在水体里的单一的半膜胞体。对比之下，那些可以附着在某些多孔材质上的半膜胞体，它们实际上构成了“全膜效应”，因此有助于大大提高其富集某些有机物和无机物的功能。

尽管半膜胞体比活性膜更复杂，但是它们仍然与活性膜一样，也有一个不断复杂、不断完善的演变过程。久而久之，附着在某些多孔材质上的半膜胞体内部的有机物分子，聚合出某种结构和功能进一步复杂的膜蛋白和其它蛋白质，以及结构和功能进一步复杂的核酸分子。其中，这些膜蛋白又与酯类、糖类结合成为结构和功能更加复杂的半膜胞体（高级半膜胞体），而其它的蛋白质也或多或少具有催化功能（相当于酶蛋白和组蛋白）。高级半膜胞体同样既可以漂浮在液态水中，也可以附着在某些多孔材质上（例如土壤上），甚至能够在空气中随风飘动迁移到远方。其中，那些可以附着在某些多孔材质上的高级半膜胞体，其“全膜效应”对某些有机物和无机物表现出了更复杂的针对性和选择性，从而有助于核苷酸分子和氨基酸分子的进一步富集，以及各种核酸与蛋白质的不断出现。

接下来，若干高级半膜胞体会彼此结合、聚合在一起，既有平面网状的结合形式，也有类似蜂窝状、心脏心室隔膜状的立体聚合形式，还有平面和立体同时存在的聚合形式。对于平面网状结构的若干高级半膜胞体来说，它们在结合处可以形成新的化学分子通道。对于立体聚合形式的若干高级半膜胞体来说，它们的内部已经出现了相对更封闭的区域（相当于生物膜或生命膜的前身），这些内部区域可以承担不同的功能，例如可以操纵不同的化学分子，促使新化学分子的形成。

需要指出的是，尽管高级半膜胞体已经相当复杂，而且能够促成许多复杂的有机物形成，但是它们仍然还不是生命体。这是因为，它们还没有使用间接信息，其行为还不具有目的性，也没有能够形成环状的可以重复的多级链式反应（相当于新陈代谢的前身）。

5 、核苷酸、核酸与氨基酸、蛋白质的互动关系

在高级半膜胞体富集的液态水环境里，众多种类的有机物分子和无机物分子得到了进一步相互接触的机会。其中，对生命起源最重要的是核苷酸与氨基酸之间形成的互动关系，以及核酸与蛋白质之间形成的互动关系。上述这些互动关系既包括直接互动关系，也包括间接互动关系。所谓直接互动关系，即参与者互为催化剂；所谓间接互动关系，即参与者需要经过一级或多级中间催化剂，才能够完成两者之间互动关系。

众所周知，氨基酸分子和核苷酸分子都有碳、氢、氧、氮四种元素。其中，核苷酸分子主要成分是磷酸、五碳糖（又称戊糖，有核糖、脱氧核糖两种）、含氮碱基（共有 4种），核苷酸分子之间可以通过磷酸二脂键聚合形成多核苷酸链（核酸高分子，简称核酸）。

显然，核苷酸分子聚合形成的核酸高分子，也会经历一个从简单到复杂的演变过程。首先出现的是由少量核苷酸分子聚合形成的多核苷酸链，然后逐渐出现由数量越来越多的核苷酸分子聚合形成的多核苷酸链（线性排列，其长度可包括数以万计甚至数十万计的核苷酸分子），该过程不排除某些催化剂的作用。

氨基酸分子的主要成分和结构是由一个碳原子分别与氨基、羧基、氢键、侧链集团（ R）构成的；其中R 是烃基，烃即碳氢化合物， 烃分子中去掉一个或几个氢原子后剩余的原子团叫做烃基 。地球上已知共用20种氨基酸分子，它们可以聚合形成多氨基酸链（肽链），若干肽链又聚合形成各种各样的蛋白质（立体组合，其体积可包括数十乃至数十万计的氨基酸分子）。

需要指出的是，在 20种氨基酸分子中，既有结构相对简单的氨基酸，也有结构相对复杂的氨基酸。可以推论，首先出现的是结构比较简单的氨基酸，经过相当长的物质结构演变过程，才逐渐出现了结构比较复杂的氨基酸，该过程不排除某些催化剂的作用。

非常幸运的是，核苷酸分子及其聚合形成的多核苷酸链（核酸高分子）对氨基酸分子的形成以及蛋白质的形成具有催化作用；与此同时，氨基酸分子及其聚合形成的蛋白质，也对核苷酸分子的形成以及核酸的形成具有催化作用。在这种情况下，核苷酸与氨基酸之间，以及核酸与蛋白质之间，都形成了互动作用和互动关系（包括直接互动和间接互动）。事实表明，正是核苷酸与氨基酸的互动，以及核酸（ DNA、RNA 的化学基础）与蛋白质（构成生命躯体及其运转的主要成分）的互动，奠定了生命的基础。

也就是说，在生命起源之前，或者在生命形成过程中，必须要经历一个核苷酸与核酸的形成过程，以及氨基酸与蛋白质的形成过程；与此同时，还要经历一个核苷酸与氨基酸建立对应关系的过程，以及核酸与蛋白质建立对应关系的过程。

我们知道，人体大约有 10万种蛋白质，从生命诞生到人类出现经过40亿年的时间；据此可知，平均每一种蛋白质的出现，约需 4万年的时间。当然，生物界拥有的蛋白质种类总数要高于10万种；即使如此，每一种蛋白质的诞生，在生命起源之前（准确说是“前生命起源”），仍然是需要相当长的时间的。

从这个角度来说，生命起源之前亦即“前生命起源”阶段，有一个核酸与蛋白质的起源及其发展的漫长过程。只有当核酸高分子的核苷酸数量足够多的时候（这意味着可以催化形成相应多种类的蛋白质），而且蛋白质的种类足够多的时候，真正意义上的生命才可能诞生。

目前已知的蛋白质从功能上可分为膜蛋白、组蛋白、酶蛋白、结构蛋白、特定功能蛋白等多级蛋白，它们的多样性意味着可以提供相应多的生命运转功能。其中， 一级蛋白质即直接功能蛋白质（取决于其结构框架），二级蛋白质即间接功能蛋白质（酶蛋白），三级蛋白质即次级酶（例如激素、化学分子信号），特殊功能蛋白质即智力信息载体（膜蛋白、组蛋白）。

6 、间接信息的出现与积累

随着半膜胞体的不断复杂和完善，半膜胞体能够选择和控制的无机物分子和有机物分子越来越多。在这种情况下，某些半膜胞体内部开始出现一种或多种化学分子对另一种化学分子进行间接信息编码的现象，例如核苷酸分子及其聚合体（当时还是相对非常简单的 DNA、RNA ）对氨基酸分子的编码，膜蛋白、组蛋白对核苷酸分子及其聚合体的间接信息编码。

对于生命形成来说，这是一个非常重要的具有里程碑性质的事件，因为这意味着间接信息的出现，而间接信息是生命诞生的必要前提条件。与此同时，半膜胞体演变到这个阶段，已经具有 前细胞结构及其相应的功能。

无庸置疑的是，刚刚出现的间接信息编码，既是不稳定的，也是多种多样的。在各种各样的间接信息编码中，有一些间接信息编码形式具有比较好的稳定性和扩展性，显然这样的间接信息编码会更多的留存下来。随着间接信息编码数量和种类的的不断增加，间接信息库也在逐渐得到扩展和充实。当间接信息库达到一定的种类和数量时，生命也就呼之欲出了。这是因为，间接信息库的丰富间接信息量，为一种或多种结构物通过间接信息重构另一种或多种结构物的行为（简称“信构”）奠定了基础。

7 、裸体基因与智能蛋白质

如果核酸没有与蛋白质的信息对话，那么核酸仅仅就是一种普通的高分子晶体。同理，如果蛋白质没有与核酸的信息对话，那么蛋白质仅仅就是一种普通的具有化学和物理性能的高分子。但是，当某种蛋白质能够与核酸开始进行信息对话的时候，参与信息对话的这种蛋白质就变成了信构蛋白质，而参与信息对话的核酸就变成了信构核酸。在这种情况下，信构蛋白质实际上是一种智能蛋白质，而信构核酸实际上是一种智能核酸并且已经具有基因的性质，笔者称其为原始基因或裸体基因。

一、裸体基因

在半膜胞体富集的液态水环境里，聚集着多种多样的无机物和有机物，特别是有着丰富的氨基酸分子和核苷酸分子，以及硫化合物（对蛋白质的形成和性能有重要作用）、磷化合物（对 DNA的形成和性能有重要作用），而且还有一些能够释放能量的化合物分子。

在这种情况下，当众多核苷酸分子与众多氨基酸分子聚集在一起的时候，它们彼此产生互为催化剂的效应，即某些氨基酸分子的存在会促使若干核苷酸分子聚合成为核酸分子（包括半成品的核酸分子），而某些核苷酸分子的存在也在同时促使若干氨基酸分子聚合成为蛋白质分子（包括半成品的蛋白质分子）。

接下来，某些核酸分子（包括半成品的核酸分子）的存在，又进一步促使氨基酸分子聚合成为蛋白质分子；与此同时，某些蛋白质分子（包括半成品的蛋白质分子）的存在，也在进一步促使若干核苷酸分子聚合成为核酸分子。核酸分子属于高分子，通常是由数以千计、甚至数以万计的核苷酸分子聚合而成；与此同时，由于核苷酸分子能够与 4种不同的碱基结合，而上述这些性质就使得核酸分子具有储存巨大信息量的功能。

当上述核苷酸与氨基酸之间的互为催化反应频繁发生时，若干核苷酸会聚合成为 RNA（核糖核酸）片段，RNA 与某种酶蛋白结合，可以去制造新的蛋白质；接下来， RNA单链彼此之间互补组成DNA （双链的脱氧核糖核酸）片段。这样的核酸分子片段，笔者称之为“裸体基因”，因为它们对应着若干氨基酸可以聚集合成不同的蛋白质。

如果把生命体比喻为一本书，把基因比喻为生命之书里的一篇文章，那么所谓“核酸分子片段”，就相当于文章里的单词、词组、成语、句子和段落。具体来说，每 3个具有相同或者不同碱基的核苷酸分子，都对应着1种氨基酸分子（地球上已知只有 20种氨基酸），这样组合在一起的3 个核苷酸分子，就相当于基因这篇文章里的一个单词。当更多的核苷酸聚合在一起，它们对应的氨基酸数量多到可以组成某一种蛋白质的时候，这样组合在一起的核苷酸长链，就相当于基因这篇文章里的一个句子。

据此可知，裸体基因已经在使用间接信息，或者承担着间接信息的功能，因此它们就是基因的前身，复杂到相当程度的裸体基因也就成为最早的原始基因，而原始基因则是一种能够使用复杂间接信息的智力结构物。显然，裸体基因的出现，是生命形成之路的具有划时代意义的里程碑之一。

值得注意的是，在基因与蛋白质之间形成了一种互为因果的循环生成关系：基因使用间接信息制造蛋白质，蛋白质使用间接信息制造基因。于是，在这种情况下，我们既可以说：基因使用间接信息制造蛋白质，然后通过蛋白质再来复制原来的基因或者制造新的基因；也可以说，蛋白质使用间接信息制造基因，然后通过基因再来复制原来的蛋白质或者制造新的蛋白质。显然，在第一种情况下，基因乃是上述因果循环生成关系的主体；而在第二种情况下，蛋白质则是上述因果循环生成关系的主体。由于基因的化学成分就是核酸，因此也可以说，核酸制造蛋白质，蛋白质制造新蛋白质、制造新核酸、制造能够被蛋白质利用的其它结构物。

有必要指出的是，裸体基因与蛋白质的互动行为，已经超出了“自组织”范畴。这是因为，物理学和化学里所说的自组织现象，仍然处在直接信息阶段，只要条件具备时就会出现自组织现象，这里没有目的，也没有智力。对比之下，裸体基因与蛋白质的互动行为，已经在使用间接信息，并形成某种目的，表现出某种智力，而这正是生命与非生命的分水岭。

二、智能蛋白质

众所周知，蛋白质是由氨基酸分子长链折叠而形成的立体结构，蛋白质与核酸一样也属于高分子；不同蛋白质的 分子量相差很大，一般为数万至数十万， 一个蛋白质分子平均大约由500个氨基酸组成。有理由推论，最初的蛋白质应该是分子量比较小、结构不太复杂的蛋白质，它们可能是仅仅由数十个氨基酸相互链接而成的。不同的蛋白质有着不同的物理结构和化学效应，当蛋白质与核酸构成互动关系的时候，这些蛋白质的物理结构和化学效应就会转变成为具有意义的生命功能。

根据前面的论述，我们知道裸体基因或原始基因（核酸高分子）是一种能够使用复杂间接信息的智力结构物，其使用间接信息的目标则是促成氨基酸构建成为蛋白质（相当于氨基酸高分子）。与此同时，构成原始基因的核酸高分子，又是在某些特定的蛋白质的帮助（催化）下，才能够聚合成为原始基因并实施制造蛋白质工作的。

从这个角度来说，既然我们可以把原始基因视为能够使用间接信息的智力结构物，那么也就应该同时承认某些蛋白质同样是能够使用间接信息的智能结构物。这就意味着，在各种各样的蛋白质中（例如人体有 10万种蛋白质），有一类具有信息功能和操作功能的蛋白质，笔者将它们称之为“智能蛋白质”，简称“智蛋白”。

目前能够识别出来的智能蛋白质主要有如下几类：第一类是构成细胞膜主体的膜状蛋白质（简称膜蛋白），第二类是具有记忆功能的蛋白质（简称记忆蛋白），第三类是具有催化功能的蛋白质（简称酶蛋白）。无庸置疑，智能蛋白质的出现，是生命形成之路的又一个具有划时代意义的里程碑。

膜蛋白是构成细胞膜的核心成分。由于细胞膜不会是一下子就突然完整的出现的，这就意味着膜蛋白具有某种学习或者自我完善功能，它的前身是非闭合膜蛋白，接下来是半闭合膜蛋白（附着在其它物体上的半个膜蛋白），然后才是全闭合膜蛋白。

当全闭合膜蛋白的内部空间里没有核苷酸和氨基酸等生命体基本原材料时，这种膜蛋白可以称之为内空膜蛋白或者空壳膜蛋白。当全闭合膜蛋白的内部空间里包含着核苷酸（包括多种核酸）、氨基酸（包括多种蛋白质），以及其它生命体所需基本原材料时，这种膜蛋白就称之为细胞膜蛋白，这时已经距离单细胞生物的诞生不远了。

早期的膜蛋白只有简单的不规则的分子通道，后来陆续出现一些针对特定无机物和有机物的专职分子通道，并逐渐发展出各种各样、千奇百怪的膜空间结构，既有球形的、椭球形的、多边形的、多角形的、卷曲状的、扭曲状的、卷筒状的、枝节状的，这些膜空间结构对日后的生物形态有着基础和模版的效应（全息生物学的生理基础可能与此有关）。

笔者之所以说细胞膜蛋白是一种具有智力功能的蛋白质，既因为它具有某种学习或者自我完善功能，还因为细胞膜蛋白具有识别和信息处理的实施功能：它既能够让某些结构物进入其空间内，也能够拒绝某些结构物进入其空间内；既能够让某些结构物从其空间内排出，也能够把某些结构物继续留在其空间内。同样重要的是，细胞膜蛋白既可以向外传送信息，这项功能对构建生命聚合体是至关重要的；与此同时，细胞膜蛋白也可以向内传输信息（需要建立相关的地址信息系统），这对改进细胞内部 DNA结构和其它细胞器也是至关重要的。

记忆蛋白主要有空间记忆蛋白、时间记忆蛋白，以及条件开关蛋白。其中，空间记忆蛋白对生物的细胞形状、组织形状、器官形状、躯体结构形状起着关键的作用。时间记忆蛋白，也可以称为程序记忆蛋白，它们对生命活动运转过程有着关键的作用，也是构成生物钟的生理基础。所谓条件开关蛋白，是指在特定条件下能够启动某种功能的蛋白质，它们包括温度开关蛋白、光开关蛋白、电开关蛋白、浓度开关蛋白，以及化学分子信号开关蛋白（包括无机物化学分子和激素信号）。

酶蛋白是有机催化剂，目前国际酶学委员会已公布 2000多种酶。酶承担着生命活动的执行和操作功能，因此也可以称之为执行蛋白，属于精确定位催化蛋白质。其中有一些能够对核酸分子进行操作的酶蛋白，它们更具有独特的作用和价值，笔者将这种酶蛋白称之为核酸酶蛋白或基因重构酶蛋白。这是因为，核酸酶蛋白能够对核苷酸分子及其聚合物核酸分子进行多种操作，它既能够促进核苷酸分子聚合成为单链核酸分子，也能够让单链核酸分子进一步结合成为双链核酸分子。此外，还有 另一类酶，它们是核酸催化剂，如其本质为 RNA则称为核酶（ribozyme ）。

与此同时，核酸酶蛋白又能够把双链核酸分子分解为两个单链核酸分子，还能够从核酸分子长链中剥离出部分核酸片段。当上述核酸酶蛋白对核酸的操作是有意义的或者是有目标的，例如用于制造某种蛋白质的时候，这种核酸酶蛋白就具有了生命智力功能，这正是笔者把酶蛋白称为智能蛋白质的原因所在。

应当指出的是，目前学术界对智能蛋白质的研究和重视，远不如对 DNA（包括RNA ）的信息行为（实际上是智力行，）来的重视。因此只有很少的学者在思考如下问题，例如谁在调遣酶蛋白？谁在主使膜蛋白、记忆蛋白？究竟是先有酶蛋白，还是先有膜蛋白？

8 、半膜细胞

根据前面的论述，我们知道半膜胞体可以制造氨基酸、核苷酸、蛋白质、核酸，不同的半膜胞体能够制造不同的上述有机分子，若干半膜胞体可以聚集成为大的半膜胞体或者共同的聚合体，从而制造出更多更复杂的有机分子。据此可知，当某些半膜胞体可以制造出两种或者两种以上的蛋白质、两种或者两种以上的核酸分子的时候，一个前所未有的新情况就出现了。这是因为，这里必然会产生制造有机分子的优先权问题，为了解决这个问题，某些半膜胞体逐渐形成了对制造有机物分子的时间先后编码和条件优先编码，并促成了 RNA单链向DNA 双链的演变，以及起始信号和终止信号的设立。正是在这种情况下，这类半膜胞体变成了半膜细胞，它们就是最初的生命体！

与此同时，半膜胞体的活性膜，也就变成了半膜细胞的生物膜（细胞内部的隔膜，又称生命膜）和细胞膜；还有一些小的半膜胞体，转变成为半膜细胞里具有不同功能的细胞器。可以推论的是， 早期半膜细胞的细胞膜的信息功能比较简单，两个细胞膜的膜蛋白及其附着物之间经常会发生交换、合并、吞并。

如果说半膜胞体的体积有大有小，那么最初的半膜细胞的体积也是有大有小，其中不乏大个细胞，傻大笨粗的细胞。随着半膜细胞的不断完善，特别是由于原材料匮乏而形成“节约原则”之后，半膜细胞才逐渐精致起来，并形成多级多向的正反馈和负反馈选择机制。

有必要指出的是，半膜细胞尚不具有繁殖能力。因此，当半膜细胞由于某种原因破裂时，它们就死亡了。与此同时，破裂死亡解体的半膜细胞，其无机物和有机物分子，又成为新半膜细胞的原材料。从这个角度来说，后来的半膜细胞，可以得到质量更高、内容更丰富的原材料，显然这也是一种进化方式。

9 、全膜细胞与单纯生命体

笔者在《半膜细胞是生命起源的关键阶段》一文（注 2）指出，附着在固定载体（微孔材质）上的半膜细胞，会由于某种原因从固定载体上脱落下来，变成缺口型半膜细胞，漂荡在附近水体里，其后续演变情况如下：

一 、对于脱落的被动式缺口型半膜细胞来说，由于其细胞膜没有自主动力，离开载体后无法进行正常的物质交换，因此它们的生存机会非常渺茫，其结局只能是死亡。从这个角度来说，死亡的真正标志应该是细胞膜的解体，因为细胞膜就是单细胞生物的“大脑”，细胞膜的解体就相当于现代医学所说的脑死亡。

二 、对于脱落的主动式缺口型半膜细胞来说，由于其细胞膜具有自主动力，它们获得了继续生存下去的更多机会。具体来说，至少有如下三种途径：

其1 、缩小缺口，直至缺口封闭，成为单倍体全膜细胞，即只有一套DNA 双链。DNA双链是必要的，它的价值在于阅读基因信息后，能够准确的复位。由于单倍体全膜细胞掌握了缺口封闭技术，这就为日后的细胞分裂繁殖奠定了技术基础。

其2 、两个缺口半膜细胞合并，形成双倍体全膜细胞，拥有双份或者两套染色体DNA双链。在这种情况下，需要解决如何阅读其中一条 DNA单链上信息的管理操作技术（注5 ）。由于双倍体全膜细胞是由两个缺口半膜细胞合并而成的，这就为日后细胞分裂复制繁殖提供了技术储备。事实上，今天最常见的细胞分裂繁殖，仍然可以找到当初两个半膜细胞合并过程的影子。例如，包括我们人类在内的众多生物，细胞里都有两套染色体 DNA双链。为什么会是这样？因为我们都源自当初由两个缺口半膜细胞合并而形成的那个双倍体全膜细胞。

其3 、多个缺口半膜细胞合并，形成多倍体全膜细胞，拥有多套DNA 双链。尽管大量的从附着载体上脱落的主动式缺口型半膜细胞，都死亡了。但是，幸运的是，有一些善于学习创新的聪明的半膜细胞变成了单倍体细胞、双倍体细胞和多倍体细胞，顽强的生存下来，并开始新的远航，地球上包括我们人类在内的几乎所有的生命都是它们的后代。

进一步说，半膜细胞和全膜细胞仍然都属于单纯生命体，它们的结构相对来说都比较简单，通常是由数十、数百、数千个智能蛋白质与相应的裸体基因（核酸）构成，只具备部分的不完整的生命功能，需要经过很长时间才能够逐渐复杂起来和完善起来。这样的单纯生命体，其生命活动及其欲求也相当单纯，大体上都处于自生自灭、即生即灭的状态；而且它们几乎都没有防范技能，“性生活”即基因结合、交换、分离的行为相当随意，堪称“生命无政府主义”。一般来说，越是单纯的生命体，其随机性越大，自由度越大，半成品越多，对原材料越不挑剔。越是复杂的生命体，其随机性越小，自由度越小，而设计性和计划性越强。

这个时期的单纯生命体，数量非常多，种类也非常多，它们生活在周围飘荡着各种各样的无机物和有机物原材料的液态水环境里，相同的或者不同的单纯生命体，频繁发生着相互合并、相互吞没，以及各种各样我们今天难以想像和描述的行为和现象。

单纯生命体的细胞膜，经常发生非对称分裂或不完整分裂，从而导致病毒、类病毒等细胞膜功能简化型的生命体出现，这些病毒、类病毒需要使用其它生命体的细胞膜，才能完成其生命繁衍。

从单纯生命体到复杂完整生命体亦即单细胞生物，关键在于智因（ DNA智力系统）和管家膜蛋白（细胞膜智力系统）的出现，这两种生命智力系统的出现，使生命体获得了根据环境和自主欲求对自身结构进行设计的功能，这就大大减少了随机变化造成的无谓损失甚至惨重损失，从而提高了进化的有效性。

10 、智因（DNA智力系统）与管家膜蛋白（细胞膜智力系统）

在全膜细胞里，已经出现了若干具有不同功能分工的细胞器，它们后来演变成为单细胞生物的染色体、线粒体、叶绿体、高尔基体和细胞膜及其附着物。染色体是由一条或若干条核酸高分子（ DNA、RNA ）构成的，核酸高分子是由核苷酸分子聚合而成的，若干核苷酸分子可以编码一种也可能是一种以上的蛋白质，并承担生命体的某种确定的功能，这样的核苷酸分子链就是我们常说的基因。

在DNA上还存在许多功能不详的核苷酸分子链，它们通常被称之为不表达基因或垃圾基因。2004年以来，笔者撰写了一系列文章，提出智因设计进化论（注3 ），该理论指出DNA上不仅有基因，而且还有智因，所谓智因就是能够设计制造新基因的母基因，或者是正在设计制造过程中的新基因；只有当智因设计制造出新基因之后，这个新基因才会投入工作，而这就意味着新蛋白质、新细胞、新器官甚至新物种的出现。我们之所以见不到过渡物种，正是因为新物种实际上是在 DNA上由智因静悄悄的构建着。从这个角度来说，DNA是一种相当复杂和聪明的智力系统。

那么智因又是如何出现的呢？全膜细胞这种生命体的各部分又是如何协同工作的呢？究竟谁是生命体的主人，在管理着生命体的各部分呢？笔者经过长时间的深入思考，发现这一切都与细胞膜密切相关。

这是因为，细胞膜不仅是物质通道、信息通道，同时也是一种“信息中枢”，并且具有信息处理能力和学习能力。其实，这不应该令人惊讶，因为我们人类大脑思维实际上正是由神经元的细胞膜实施的（注 4）。进一步说，细胞膜与核苷酸长链（ RNA、DNA ）形成了信息对应和管理关系，需要什么蛋白质或其它化学分子，细胞膜就会派出特定的信使（某种酶），去读取 RNA、DNA 上的某一地址，获得一段核苷酸分子序列，再去催化相应的氨基酸分子序列，以便合成制造目标蛋白质或者目标化学分子（注 5）。

在全膜细胞里，如果说DNA上既有从事具体工作的基因，又有承担设计工作的智因；那么对于各种各样的蛋白质来说，也是既有从事具体工作的蛋白质，又有承担管理工作的蛋白质。承担管理工作的蛋白质是一种膜蛋白，笔者称其为管家膜蛋白，它们可以通过构建附着物（酯类、糖类），在细胞膜上形成对外的间接信息库和对内的间接信息库，从而成为名符其实的细胞膜智力系统。

对于生命体来说，它们应对环境变化以及实现自主欲求（体现为生物的多样性）的主要手段，就是制造出新的有益的有用的蛋白质，并通过这些新的蛋白质去制造各种新的有机物和无机物。所谓制造新的蛋白质，实际上就是在 DNA上设计制造出新的基因，而新的基因又是由新的核苷酸分子序列构成的。

但是，核苷酸分子自己是不能随便跑来跑去的，否则就不能保证基因的稳定性，而生命就会迅速解体。事实上，真正能够移动核苷酸分子（一个一个的移动，或者一串一串的移动）的乃是一些特定的酶蛋白，可以称之为基因重构酶蛋白。

问题是，这些基因重构酶蛋白（包括组蛋白、核酸酶蛋白）也不是随便工作的，它们需要根据指令在恰当的时候去移动恰当的一个或一串核苷酸分子，以便微调工作基因和制造新基因。那么究竟是谁在给基因重构酶蛋白下达指令？只能是管家膜蛋白，亦即细胞膜智力系统。道理很简单，因为只有细胞膜智力系统才能够同时掌握细胞外和细胞内的信息；而且，只有细胞膜智力系统才能够使用 DNA上的基因（这意味着细胞膜上有着每一个基因的地址），并对DNA上的智因进行操作（这意味着细胞膜在通过智因来设计制造需要的预期的蛋白质）。与此同时，细胞膜智力系统也承担着对各种其它细胞器的管理工作。

长期以来，学术界严重忽视了细胞膜对细胞活动的管理功能。其实，基因突变现象，很可能是因为细胞膜的工作发生错误。据此进行深入研究，有望形成一门 细胞膜病理学，发展出细胞膜疗法，中国古老而有实际功效的气功、针灸穴位可能也与细胞膜状况的改变有关 。进一步说，基因工程的成功与失败，也与细胞膜密切相关；细胞膜寻找基因的地址系统，在相当程度上决定着基因工程的成败：如果细胞膜的地址系统能够接纳注入的新基因，而且这个新基因又能够与其它基因相容，这个基因工程就会成功；如果细胞膜的地址系统找不到注入的新基因，这个基因工程就会失败。在这种情况下，仅仅绘制基因图谱是远远不够的，我们还需要绘制细胞膜（特别是卵细胞膜）的信息图谱。

11 、单细胞生物

当全膜细胞拥有了完整生命特征时，就演变成为单细胞生物；这些生命特征包括生存运转（新陈代谢、休眠、死亡）、繁殖、适应（基因调整）和进化（智因设计）。因此，对比单纯生命体来说，单细胞生物已经是非常复杂、非常精密、内涵非常丰富、功能非常完整的生物了。

具体来说，生命体必须实现闭合型链式反应，才能够形成具有完整功能的生命。所谓闭合型链式反应，是指从起点经过多级链式反应（包含多向选择），又能够重新回到起点（或者基本回到起点）的链式反应。对比之下，那些功能不完整的单纯生命体，往往只具有某种开放型的链式反应，它们合成的新的有机物分子，可能对其它单纯生命体有用，而对自己并没有什么用处。也就是说，先有利他生命，后有利己生命，然后才有既利他又利己的生命。事实上，既利他又利己是大多数生命的共同特征，生存竞争与生存合作同样重要。

单细胞生物的细胞器分工如下：细胞膜是总指挥，细胞膜附着物是信使兼门卫、保卫， DNA是信息库，线粒体是能量发生器，叶绿体是能量合成器，高尔基体是垃圾粉碎机。膜蛋白通过组蛋白（精子 DNA外就包裹着组蛋白）和基因重构酶蛋白对DNA进行操作，通过附着物对细胞里的其它细胞器进行控制（对于多细胞生物来说，还涉及到对其它细胞的控制）。据此可知，膜蛋白是生命的魔术师、总指挥、总设计师、总工程师， DNA信息库和所有细胞器的使用者。

目前已知的绝大多数细胞的尺寸基本相同，这种尺寸的细胞获得成功，取决于膜蛋白的尺寸大小，以及细胞膜由多少膜蛋白组成。如果说所有的细胞都来源于某一个原始的 DNA，那么也可以说所有的细胞膜也都源自某一个原始的细胞膜。

12 、单细胞生物聚集体

若干单细胞生物可以聚集在一起生活，在这种单细胞生物聚集体里，每一个细胞的 DNA都是一样的，但是它们的细胞膜出现了微小的差异，例如位于外部细胞的细胞膜增加了对环境的适应性能；正是这种细胞膜差异，导致不同的细胞可以承担不同的工作，而这又成为多细胞生物形成的基础。与此同时，对于单细胞生物聚集体来说，它们的细胞膜之间已经开始形成“信息联网”，彼此能够交换和沟通信息。

13 、多细胞生物

当单细胞生物聚集体的不同细胞的细胞膜差异越来越大的时候，细胞的分工也就越来越明确，其标志就是出现了功能不同的器官，以及构成器官内外表面的特定功能的细胞膜。值得注意的是，多细胞生物所有细胞内的 DNA都是一样的，它们的差异主要是由于细胞膜不同而形成的细胞功能不同。显然，这就意味着不同的细胞膜可以使用 DNA上的不同基因（关闭或者打开某些基因），而且能够关闭或者打开细胞膜上的某些通道，派出或者收回某些酶蛋白，这正是生命智力系统的巧妙所在。

在这种情况下，同卵双胞胎、异卵双胞胎的个体差异，都可以追溯到细胞膜的差异。事实上，细胞分裂繁殖，受精卵分裂繁殖，复制的不仅是 DNA，而且也包括细胞膜。授精的一霎那，膜蛋白启动，派出基因重构酶蛋白，对DNA进行重组；与此同时，受精卵的细胞膜也开始分裂复制，而且新的细胞膜有着不同的结构，这样才能够在日后分别形成不同功能的细胞（例如干细胞和具体功能细胞）。有必要注意的是，在无性繁殖的情况下，细胞膜是单性遗传的；在有性繁殖的情况下，细胞膜是由雌性遗传的。

与此同时，多细胞生物的细胞膜之间的信息网络也越来越紧密，传输信息的速度和规模也越来越强大，无疑这对于多细胞生物的生存与进化来说都是至关重要的。

14 、群居生物

大多数多细胞生物往往聚集在一起生活，这些群居生物的一个主要特点是，它们的每一个个体的 DNA都非常相似。在这种情况下，个体差异，不能完全用基因差异来解释，必须考虑细胞膜的差异，这是因为细胞膜的差异可以导致阅读使用 DNA的差异。此外，群居生物的个体之间，特别是动物之间，也发展出新的信息交流技术和手段。

15 、神经元智力系统

动物细胞膜的最伟大贡献是，一种专职承担信息传输和信息处理的神经细胞（又称神经元）的出现。神经细胞的 DNA与其它细胞的DNA 没有什么不同，它们的区别完全在于细胞膜上。当神经元的数量越来越多，处理信息量也越来越多的时候，就形成了神经元智力系统。人类是神经元智力系统最发达的动物，其主要特征是敢于使用火（这是对水基生物的超越），并且能够使用复杂丰富的语言符号（意味着建立了庞大的全新的间接信息库）。

综上所述，地球上的生命形成和生命起源，经历了一个非常复杂和相当漫长的过程。其中，有若干特别关键的时期，它们是活性膜阶段，半膜胞体阶段，间接信息积累阶段，裸体基因与智能蛋白质阶段，半膜细胞阶段，全膜细胞阶段，智因（ DNA智力系统）和管家膜蛋白（细胞膜智力系统）阶段，单细胞生物阶段。从活性膜的出现到单细胞生物的出现，大约花费了七八亿年的时间。事实上，当生命进入单细胞生物阶段时，生命及其进化就已经走上正规，剩下的只是如何施展生命的才华了。

值得注意的是，在上述生命形成的每一个阶段，都有“超前”复杂的结构物出现；它们的出现标志着，在地球液态水环境里的有机物分子，可以从简单走向复杂。但是，这里最迷人的地方在于，生命形成之路在经历过太多的偶然性之后，终于诞生了设计性；其间发生的最奥妙的情况，就是间接信息库（ DNA智力系统）的建立，以及使用间接信息库的“主人”亦即生命之灵（细胞膜智力系统）的出现。从此，生命的进化，越来越不再单纯依靠偶然的有利事件，而是愈来愈多的去创造有利于自己的新结构物，而我们人类正是最杰出的代表和最成功的设计者。

检验笔者的生命起源路线图，可以在排除已有生命的恰当环境里进行如下实验：把破碎的细胞膜（或者是酯类、糖类、不完整的膜蛋白等更基础的原材料）、核苷酸分子、氨基酸分子和其它有机物、无机物分子混合在周期涨落的液态水里，并模拟地球的各种周期性环境变化，看看能否再现生命形成的过程。

16 、几个推论

推论一、有水未必有生命，生命形成和起源的过程中，存在着非常多的歧途，走上歧途的前生命物都不能形成生命，或者不能形成完整的生命。也就是说，在宇宙中那些有液态水的星球上，绝大多数很可能并没有生命，或者只有一些非常原始的不完整的生命形态。

生命的实质是使用间接信息，但是间接信息的形成却存在着某种偶然性。生命间接信息库包括核酸（ DNA、RNA ）对氨基酸的编码（属于DNA智力系统），细胞膜外附着物对环境的模拟信息编码，细胞膜内附着物对DNA的精确地址信息编码，神经元细胞膜对体内外的符号信息编码（属于细胞膜智力系统），无疑上述每一种间接信息库的建立都不是简单的事情。

推论二、如果宇宙中存在非水基生命，其生命形成和起源过程，仍然需要经历活性膜、间接信息库和半膜细胞等关键阶段。

推论三、宇宙中可能存在着不用DNA 的生命体，但是这种生命体仍然需要自己的间接信息库和间接信息库的使用者。目前人类制造的机器人，已经不需要 DNA，它们的问题在于没有建立属于自己使用的间接信息库，也没有出现聪明的“自我”。

注1 、《科学人杂志》07/14/96 。

注2 、《半膜细胞是生命起源的关键阶段》，2007 年8月发表在多家互联网相关论坛，以及笔者的帝禹山河图个人主页：http://blog.scol.com.cn/dysht

注3 、在互联网上检索相关词条，以及登录笔者主页。

注4 、《高贵的人，智慧只是一层细胞膜》，同上。

注5 、《谁是生命的主人：基因说了算，还是细胞膜说了算》，同上。

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