自复制、超循环、繁殖和正反馈的关系
来源:《太极进化主义》第2篇 | 作者:段勇 | 发布时间: 2021-10-07 | 666 次浏览 | 分享到:

可以说自复制是超循环的一个特例,是简单的超循环。超循环往往很复杂,而第一个生命应该是很简单的,不可能具有复杂的超循环功能。

自复制不仅在生物起源时发挥了关键作用,在现在的各种复杂生物中仍然起着重要作用,所有的细胞分裂和所有的繁殖都离不开自复制。但由于所有已知的DNA的自复制都需要蛋白质催化,而蛋白质又来自对DNA的翻译,所以这些自复制都是超循环。现在对于生命起源的研究主要都是在寻找一种最简单的超循环,或具有自催化能力的自复制。

自复制是一种正反馈,超循环也是一种正反馈。正反馈有很多种,非生物中也有很多种正反馈。生命起源一定是正反馈作用的结果。

为什么不说生物的本质是正反馈呢?因为非生物也有正反馈功能。自复制是一种特殊的正反馈,因为它是生物的第一个正反馈功能,是生物与非生物的界限,也是整个生物进化过程中最重要的正反馈功能。为什么除自复制之外非生物的正反馈不能导致生命的出现呢?主要因为那些正反馈不能导致同种结构的数量增长。例如,内燃机的曲轴带动供油系统运动,曲轴转速越高,供油就越多,而供油越多,曲轴转速越高,这样形成正反馈。但这个正反馈导致的指数增长是转速和油量的指数增长,并不能导致内燃机的结构数量增长。

生物的其他正反馈功能是生物已经在地球上大量存在之后逐渐产生的,它们和非生物的正反馈功能一样也可以看作是盲目变化和自然选择的结果。因此应该把自复制当成生命的本质,而不应该把正反馈当成生命的本质。

  对于最简单的生物来说,自复制就是繁殖,但对于比较复杂的生物,自复制只是繁殖的一部分内容。高级生物的繁殖过程非常复杂,除了遗传物质的自复制之外,还有组织分化和生长过程,直到幼体发育成熟繁殖的过程才结束。可以说繁殖就是自复制加生长发育

  复制有两种:自复制和他复制,我们平时说的复制一般都是指他复制。任何复制都需要一定的环境条件,如果被复制的结构比环境条件复杂,这种复制是自复制,如果环境条件比被复制的结构复杂,这种复制叫他复制。

最早的生物结构中只有遗传物质,这些物质都是自复制的产物,它们比环境复杂。后来生物体内除了遗传物质之外又增加了蛋白质等成分,它们不是自复制的产物,而是生长发育的产物,并构成生物的表型。表型出现后,逐渐成为遗传物质自复制的环境条件,随着表型的复杂化,自复制的环境条件也复杂了,于是自复制逐渐向他复制转化。但繁殖的产物仍然比环境复杂,因为繁殖是自复制加生长发育的产物。一只袋鼠的DNA在自复制时,模板是DNA,产物是另一个DNA,环境包括袋鼠和自然界。对于袋鼠的繁殖来说,模板是袋鼠,产物是小袋鼠,环境是自然界。繁殖的模板和产物比环境复杂,从这个意义上说,繁殖是一种自复制。