【文思泉涌】生命演化史：从生命1.0到生命4.0( 二 ) 本文摘自《生命是什么》（作者：王立铭

在今天的绝大多数地球生命中，三维到一维的信息简化是通过DNA（脱氧核糖核酸）分子实现的。 DNA分子的化学构成其实非常简单，就是由四种长相平凡的核苷酸分子环环相扣串起来的一条长长的链条。

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图1三个碱基密码子对应一个氨基酸
它的秘密隐藏在四种核苷酸分子的排列组合顺序中（见图1）。在今天的地球生命体内， DNA长链按照三个核苷酸的排列顺序决定一个氨基酸的原则，能够忠实记录任何蛋白质分子的氨基酸构成——当然也包括生命1.0中的ATP合成酶。图1三个碱基密码子对应一个氨基酸。在今天绝大多数的地球生命中， DNA链上的核苷酸分子会按照三三一组形成“密码子” ，每组密码子对应一种氨基酸。这样一来，生命2.0在自我复制的时候，就不需要担心复杂的ATP合成酶蛋白无法精细描摹和复制了。它只需要依样画葫芦地复制一条DNA长链就行了，因为DNA长链本身的组合顺序就已经忠实记录了ATP合成酶的全部信息（见图2）。

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图2DNA的复制模型。首先，一条DNA双螺旋链一分为二；随后，两条DNA单链分别作为模板，与新加入的碱基分子配对，形成两条新DNA双螺旋
而与此同时，我们可以想象，复制一条可以看成是一维的DNA长链，要比直接复制ATP合成酶的精细三维结构省心省力得多。
那么，简单而强大的生命2.0能否稳定地生存和繁衍呢？
很遗憾，还是不行。事实上它根本就不可能存在。 DNA是一种化学上非常稳定的分子——这并不奇怪，能被选中作为信息密码本的化学分子当然必须稳定和可靠，甚至是懒惰。也正因此，一根光秃秃的DNA长链根本就什么都不会干，它既不可能自我复制，也不可能制造出什么ATP合成酶来。就像一本写满了字母的密码本，要是没有人抄写，没有人解读，它自己什么也做不了。
生命3.0：只欠东风好吧，不气馁的我们继续升级出了生命3.0 。这次，我们需要的东西就多了许多。除了负责制造能量货币的ATP合成酶之外，生命3.0还需要一大堆各种各样的蛋白质分子，来实现DNA分子的自我复制，利用DNA分子携带的信息制造各种新的蛋白质。
这些蛋白质分子（见图3），根据DNA密码本的信息制造ATP合成酶——有的负责读取DNA密码本的信息，有的负责搬运蛋白质的原料氨基酸，有的负责氨基酸的装配顺序，等等。
当然了，再多的蛋白质分子也难不倒我们，我们可以利用在生命2.0中就确定的规则，把它们的信息也写入DNA长链中去，这样仍然是复制一条DNA长链，生命3.0就可以把所有蛋白质分子的信息都忠实地复制和传递下去了。

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图3复制DNA所需蛋白质
【【文思泉涌】生命演化史：从生命1.0到生命4.0】图3为复制DNA所需要的蛋白质。图中仅仅呈现了极小的一部分，但我们已经可以看到， DNA复制是一个需要大量蛋白质帮手参与的精细过程。 DNA双链首先会在拓扑异构酶和解旋酶的帮助下分解成单链。随后，不同的DNA聚合酶分别负责两个方向的DNA复制，复制完成的短片段还要在连接酶的帮助下连接成长片段。
生命3.0的命运如何？我们已经很接近成功了，但是还差重要的一点点。蛋白质分子和DNA长链，对于生命的生存和复制来说，是相辅相成缺一不可的。我们必须想出一个办法，把这些东西统统聚拢到一起，保护起来。否则，蛋白质和DNA都很容易在自然环境中扩散得无影无踪，谁也找不到谁。