生命起源路线图，摘自灾难与生存

笔者对“生命”的定义是：一种能够使用大量间接信息、实施认知活动、达成某些目的、拥有复杂结构的智力行为（信息操作）系统。根据智因设计进化论，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神经元智力信息系统；16人类大脑思维智力信息系统。

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，因此地球生命是一种“水基生命”。

在地球上的某些液态水环境里，例如水与固体界面，特别是水与多孔物体的接口，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。

在生命形成过程中，在液态水的无机物和有机物的富集区，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“活性膜”。

高级活性膜有着各种各样的形状，它们可以附着在某些物质例如多孔的粘土上。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”。

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。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。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，奠定了生命的基矗

随着半膜胞体的不断复杂和完善，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。

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慧蛋白质，而信构核酸实际上是一种智慧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。

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。

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（酶）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。事实上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“智慧蛋白质”。无庸置疑，智慧蛋白质的出现，是生命形成之路的又一个具有划时代意义的里程碑。

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，以及其它的各种的化学分子。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，以及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！

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。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。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。其中一些半膜细胞通过自身缩小缺口，直至缺口封闭，成为单倍体全膜细胞，即只有一套DNA双链。或者两个缺口半膜细胞彼此合并，形成双倍体全膜细胞，拥有双份或者两套染色体DNA双链。或者多个缺口半膜细胞彼此合并，形成多倍体全膜细胞，拥有多套DNA双链。这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。

在全膜细胞里，DNA上既有从事具体工作的基因，又有承担设计工作的智因；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信息系统。

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）。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，还涉及到对其他细胞的控制）。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。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。

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矗与此同时，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。

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组织、器官，以及构成组织、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。

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。

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；而且神经细胞里的DNA总是处于休眠状态，这正是神经细胞不具有自我修复能力的原因所在。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。

说明：本文摘自八纮九野丛书之《灾难与生存》一书（署名重构，中国国际广播出版社2009年1月。该书深入剖析了生命符号现象，并介绍了可以取代达尔文进化假说的全新进化理论“智因进化论”， 这是智因进化论在传播普及道路上的又一重大进展。现摘录如上，以飨读者。

重构文集KX2－4500《生命起源路线图，摘自灾难与生存》090331

本文收入《重构电子版丛书》之《科学2009进展》，

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