物質組成的生物為什麼會有遺傳信息？

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就是最原始的那個單細胞生物是如何開始攜帶信息的我們知道生命就是攜帶傳遞信息的物質也就是最初的信息是怎樣產生的？

首先信息是什麼？資訊理論的創始人香農說如果一個事物有n種可能的存在方式，第i種存在方式出現的概率為pi，但是實際上真正存在的只有一種，那麼信息量就是 $-sum_{i=1}^{n}{p_{i} } log_{2}(p_{i})$ 。單調重複的東西比如無機物晶體顯然沒有什麼信息。而像核酸和多肽這樣的有一條主鏈和多條支鏈的燈刷狀線性聚合物，其化學結構蘊含的信息由聚合物的長度和構成聚合物單體的種類決定。也就是說，當這種聚合物被合成的時候就自帶信息了。至於這種聚合物最開始的時候是在什麼條件下合成的，目前尚不清楚。

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然而這沒有什麼用，因為不能被讀取的信息沒有意義。而『讀取』信息這個事件，最初就發生在這個聚合物被複製的時候。好了，現在的問題是什麼是複製。複製顯然需要有一個被複制的對象，生物學上稱為模板。如果利用這個模板合成一條新的聚合物，這個聚合物的結構單元能與模板的結構單元一一對應，那模板里的信息就被讀取了。如果這個新的聚合物化學性質和模板一致，我們就說模板被複製了。如果不一致，那就是轉錄、逆轉錄和翻譯。這些生化過程都是讀取信息的過程。

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而這一切，則起源於有細胞結構之前，一個被稱為『化學進化』的階段。最初被自然界合成，而後又能複製自身，甚至催化自身的複製的聚合物，目前主流意見認為是RNA。因為不同序列的RNA能捲成各種奇形怪狀，有那麼一些的立體結構正好可以當催化劑。甚至有些不僅催化自身複製，也催化別的RNA序列的複製，甚至別的聚合物的合成。只要這些催化劑能根據模板合成與模板結構單元序列一一對應的聚合物，一個圖靈機就誕生了（長紙帶和讀寫頭都有了，控制規則由催化劑也就是核酶和酶決定）。我們都知道圖靈機很好很強大，能幹很多事情。直至現代的細胞，其基本架構也是這樣一種圖靈機。

現在比較受認可的假說（也有一定的數據支持），是 RNA 世界假說。
簡而言之，早期的生命分子以 RNA 的形式出現，隨後才有了 DNA。
其實並不是生物攜帶了遺傳信息，而是現在我們叫遺傳信息的東西，就是生物。
你可能覺得是這樣：

其實應該是這樣的：

所以物質組成的生物為什麼會有遺傳信息，因為最早的生物就只是一堆能自我複製的核酸和蛋白質，之後漸漸變得複雜，在外面加上一層又一層的結構和功能，但是這最原始的部分一直都留了下來，而我們現在稱其為遺傳信息。

在理解最原始的「自我複製物質/狀態」的時候，我喜歡想像氯化鈉的結晶。

NaCl水溶液結晶的過程中，一定會先因為局部的擾動在溶液中的某處形成一個結晶核，然後其它離子在微觀作用力的作用下圍繞結晶核排列，最終發展出高度規律的晶體結構。結晶核的結構能不能算是原始信息呢？應該是可以的吧。

從熱力學的角度考慮，一旦形成結晶核，周圍的離子如果要結晶，就只有按照初始的結構往外複製擴張，使系統能量最低。如果某個離子跑偏了（微觀上必然發生），它很快就會因為分子間作用力脫落，或者被掰正；因為在原始結晶核的環境下，跑偏的離子能量太高，這個能量傾向於跑到宇宙中去，製造更多混亂。所以，結晶核是物質，它形成的時候就產生了信息，即其狀態/結構；信息作用的方式也就是通過這個狀態/結構，完成複製。

並不是說晶體「想」複製、成長，而是這樣最穩定；不穩定的你看不到，所以能觀測的一定是穩定的。所有能看到的系統都有穩定的趨勢。

原始的生命遺傳信息，通過複製的方式達到了足夠的穩定性；若其足夠簡單（比如一些構想中的RNA世界分子），其自身可以和NaCl一樣，即是信息，也是產物。

複雜的系統可能更穩定也可能更不穩定，但是它如果不夠穩定，就不會被你觀測到。如果說生命的信息趨向于越來越複雜，那一定是因為複雜的系統更加穩定，起碼在其所處的微環境中更加穩定。DNA是遺傳信息，而他也是其自身的產物，只不過通過自身的其他產物，使其更加穩定，複製更容易罷了（複製更容易也是穩定性的體現）；NaCl的結晶會被溫度等外界條件顯著影響，而多數生命能通過其產物實現諸如負反饋等作弊功能，保持穩定性，在某些環境下更加牛逼。生物學認為生命有一個單一的起源，若為真則足以體現生命系統的穩定性之強悍；世界上所有的食鹽晶體有無數的獨立起源。

當然，如今這樣的穩定性也不一定要複雜的系統來維持；朊病毒是簡單的蛋白質結構，自身即是信息和產物；轉座子/病毒也是較直接的信息+產物，特別是SINE之類充分利用環境完全不產生別的產物的。他們也許不是生物，但是它們真的很穩定。

大一的生物老師說的一句話，我以為很有道理，總是翻譯不好：

『Life is a thermodynamic system that dissipates a large amount of order into disorder, in order to convert a much smaller amount of disorder into the order of a copy of an ordered system.』

「生命是一個自發的、製造一大坨混亂來達到維持一坨很小的不混亂系統的熱力學系統」

大一生物老師是一個顏值很高的gay我會亂說？100贊放照片

如趙剛所說，真正意義上的生命是從遺傳物質出現後才開始的，在這之前的只能算有機物聚合體。再說了生命不可能是從第一個單細胞生物開始的，剛開始生命是若有若無的，如果以某種嚴格的條件區分生死，它們甚至是忽生忽死的。

雖然無法用適者生存來說，因為對象不適合。但是異曲同工的道理。
朊病毒是已知唯一使用蛋白質作為遺傳物質的病毒，其特殊的蛋白結構會誘導其他正常蛋白形成同樣的結構，繼而瘋狂傳播。
假設生命沒有遺傳物質，那麼他就只有自己，無法按照原有性狀複製出子代，死了遇到高溫雷電就和其他物質化合進入無機界了，所以我們看不到沒有遺傳物質的生物，即使看到了，他也沒有子代。
如果像朊病毒那樣雖然沒有意識，甚至可能連生命都算不上，但是它可能長期保存，因為他能誘導其他東西轉化成自己，繼而不斷反覆。
生命不也是這樣嗎？這顆星球曾居住過百億居民,因為我們能不斷複製同化無機物，所以我們才能存留下來，不至於被歸類為化合物！一句話，你看到的大都是符合世界客觀發展規律的。

物質做成的硬碟可以存儲信息，為什麼物質做的生物不能？

地球上物質種類不斷增加，在無盡的隨機過程中產生足夠多的有機物，我記得學細胞時說細胞由早期一種叫界膜的有機個體演變而來，但自然界中趨向於在隨機的過程中逐漸穩定，這就需要有物質來作為載體，使上一代的信息（其實是一種經驗）保留下來，如同老師教課一樣。同樣的，隨機與物質本身的性質等因素互相影響，最後選定由A·C·T·G·U（不說全稱了）來承擔起這個任務，傳遞遺傳信息。

實際上，遺傳物質是先出現，然後這些遺傳物質和蛋白質才組成生物的