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第一篇论文：矿物生产甲醛聚糖：与生命起源的可能关联
甲醛在原始海洋和大气中是否广泛存在是存疑的(Reid & Orgel, 1967)。但甲醛这种活性分子有可能会在特定区域中合适矿物催化剂和能量来源的反应下持续产生(Hulett, 1969)。尽管化学进化论的支持者通常认为地球上生命起源的条件是还原性的(Lemmon, 1970),这一问题还没有盖棺定论；早期生命形式的主要碳来源很可能是空气中的二氧化碳而不是甲烷(Cloud, 1968)。
Getoff (1962, 1963a,b) 发现了二氧化碳在亚铁离子的参与下光还原为甲醛的现象。更近期的有Hubbard, Hardy和 Horowitz (1971)利用模拟火星条件(CO2/CO/H2O)发现了可能包括甲醛、乙醛和乙醇酸等有机分子的光合成现象。
给定一个持续的甲醛供应，合适的矿物质可以催化持续产生“甲醛聚糖”（也就是一种复杂的外消旋糖到C6的混合物，更多案例见 Pfeil & Ruckert, 1961）。高岭土, 伊利石,氧化铝 (Gabal和Ponnamperuma, 1967) 和碳酸盐磷灰石 (Reid & Orgel, 1967) 都是被发现活跃的矿物质。我们怀疑这种活性可能更为广泛地存在。我们测试了表1中列举的矿物质的任意集合。发现差不多一半都是甲醛聚糖反应的催化剂。
我们部分使用了气-液相色谱法和试纸色谱法来分析一些反应的产物。发现产物是某种程度上有着催化产生它们的催化剂类似的性质的复杂混合物。甲醛聚糖显然不仅是一个复合体还是一种高度可变的类似商品的反应物。标准条件下产生的甲醛聚糖可以是催化这一反应的矿物质样本的“指纹”。这在试纸色谱法图1中有所体现。
复杂的外消旋糖混合物的产生对生命的起源能有什么贡献呢？这种生产毕竟是局部的而且糖相对不稳定。根据目前流行的前生物化学过程的总体观点，那就是它们产生了大量的“营养物质”，最初产生的(异养)生物可以以此维生。但如果我们接受这么一种可能性，那就是最初的有机生物的基因是矿物质而自然选择能够作用于它们(Cairns-Smith, 1966) 那么就可以立刻设想一个局部产生的不稳定分子的复杂混合物。如果它们是通过矿物质基因的催化活动产生的就可以成为表型。原始的表型功能一定是非常简单的，比如特殊的粘性性质(参见.Cairns-Smith, 1971)。像这样的功能不需要一组精确特定的分子，而只需要某种一般混合物的粗略组合，例如一种甲醛聚糖。这样一个系统的进化将涉及到在很大范围内的可能化合物中选择更特殊的类型的甲醛聚糖。
致谢略。
图1
矿物催化甲醛混合物的形式化色谱图（见表1）。溶剂体系为正丁醇乙酸水(12：3：5）。草酸苯胺被用于开发。产品在迁移率和颜色反应方面的选择性喷雾。D=1,3-二羟基丙酮，R=D-核糖，A=链糖和G=D-葡萄糖。
表一
甲醛聚糖催化剂测试矿物质
除1、9、16和34、这些都是实验室试剂外，这些都是来自英国的现场样本。将6g矿物用150ml0.13~甲醛水溶液回流5小时得到。
初始ph值 剩余甲醛
第二篇论文：生命起源和原始基因的特性
本文提出这么一种假设，地球上的生命是从无机晶体自然选择出来的。
在晶体的形成中，特定框架的缺陷会作为晶体化过程的必要部分复制。通过这些缺陷的复制，这就是自我选择的，任何晶体化过程都可能参与基本的生物进化。在简单的实验室条件下，这种进化会因为非常复杂的缺陷模式选择压力的缺席而被限制。原则上，这种基因图谱的进化可以发展到高层次，因为通过这种模式的形式，许多晶体原则上蕴藏着大量的信息。
根据我提出的具体理论，原始的基因图像是胶体黏土结晶的替换模式纹样（理论上这种晶体的信息密度和DNA是同数量级的）。通过筛选幸存值大的黏土晶体对应的可替换基因图像（一开始是通过基因上可以控制的有机分子的“光谱”吸收），在一个复杂动态和原始的环境中进化得以开展。然后另一种有机大分子的控制机制逐步“接管”——一种基因变态。
论述基于两点，第一，对一些认为基因变态发生了的观点的思考，第二，晶体作为原始基因的这一概念。具体的（硅酸盐）理论如下。最后，无机的晶体和一开始纯粹“有机”的生命之间的替换主要阶段的推理概览也给出了。
简要地也概述了这里理论目前可能的影响，包括关于癌变的启示。
1导言
信息问题
生命起源的中心问题就是生命体看起来太复杂了，在合适的时间和局部的任何可想象的条件下都不必要地太复杂了：而某种充分运转的前置生命体看起来就对有机进化是相当必要的了。Dixon和Webb（1958）考虑过这问题的一个方面，酶的起源，他们发现通过纯粹的物理化学过程构造哪怕一种已知的蛋白质都是不可能的。困难不在于氨基酸或者能量的出现，而在于信息的自发生成。（即使整个地球都是由氨基酸构成的，让它们随机组合，过了地球历史的十倍时间也很难产生哪怕一次，哪怕十分之一秒，一个胰岛素分子！）
一个炸药即使单独放置，最终也会爆炸。总归随机的高能分子事件会跨越需要激活的关键的能量壁垒。有机进化的自我传播过程理论上也会从包含着必要元素的环境中自发“减弱”。在这里关键的事件看起来是一种非常不可能的有组织的分子装配构成：在此困难在于信息壁垒惊人的高。（胰岛素的例子多少表现了物理化学和现代生物世界之间信息壁垒的高度）
图1表现了信息问题的三种大概的解决思路：
1.自发生成学说：第一个有机体足够简单，在外部条件合适的情况下或多或少会立即出现：或者，
2.“机会和时间”学说，正如之前讨论的那样——一种分子装配，不管多不可能，在无限的宇宙中某时某地总会形成。这两种学说的各种形式都被Oparin（1957）尖锐地讨论过了。两者之间的折中说，Dauvillier（Oparin1957，p98）表述为有机体的自发形成概率是如此之小以至于在地球历史中也许会发生一次，因此他的论述也不太令人满意：需要数十亿年才能形成的分子结构和立刻就能形成的分子结构的有机体程度并没有多大不同。根据p59描述的理想化的蛋白质随机生成条件，一个给定的50个氨基酸的序列需要十亿年，而一个给定的40个氨基酸的序列每几分钟就会出现！
3.非生物进化学说是目前生命起源现代理论的主导，而其中的一些元素是任何类似理论的关键组成部分。Calvin（1953.1961）和Calvin&Calvin（1964）阐释了化学进化如何作为总体物质进化的一部分，在地球形成和有机进化出现之间，先形成了相对复杂的有机化合物尤其是蛋白质和核酸。相当多的实验证据表明至少氨基酸、随机的多肽和核苷酸在原始地球环境下可以形成（Miller, 1953; Miller & Urey, 1959; Harada & Fox, 1964; Ponnamperuma, Lemmon, Mariner & Calvin, 1963 ; Ponnamperuma, Young, Munoz & McCaw, 1964; Fox, 1963）。
Oparin在他的经典著作《地球上生命的起源》（1957）中充分地讨论了这一主题相关的很多理论，并且通过他自己的进化论观点描述了很多细节。这些在导言（p.xii）充分总结了。“物质永远不会停歇，他们总是在运动和发展，在发展中它们从一种形式的运动转换为另一种再转化为另一种，每一种都比之前更复杂和谐。生命因此成为一种非常复杂的物质的运动，作为一种物质总体发展的特定阶段的新的性质。”
如果我们认为宇宙是一种稳定状态下的开放系统，正如赫拉克勒蒂安把宇宙类比为河流，那么Oparin提到的物质的进化代表着一种不断变得复杂的湍流，其在总体流向中驱动着宇宙（物质→放射能量？）。宇宙于是由开放系统内部的开放系统形成的多元等级构成。目前看来有机体想必是开放系统（Oparin1957p321），这一物质的动力学进化可以引领有机体发展得某个方向。如果我们完全接受非生物进化学说，那么这种进化当然可以一直走下去。根据他的理论，最终阶段就是稳定状态的系统的发展进化，其是由复杂的在化学活动中互相协作维持自身的液滴组成的。在这些系统中会有一些因其内在的组织度，会相较于竞争对手有更动态的稳定性，它们幸存的概率更大，随着时间的增长，这类动态系统会越来越多地出现。最终有一个会获得繁殖的能力，构成第一个有机体生命：简单筛选让位于自然选择。
但从包含不可复制信息的系统到构成稳定的互相协作的液滴，再到信息可复制的系统，这一过程仍然是至关重要的。不涉及复制的进化是否真的会通向获得这一能力的系统尚不明确。“在单个网络中互相连接合作的持续重复反应也会导致生命的关键特征也就是自我繁殖出现”（Oparin1957，p360）这一命题尚不明确。也许这一系统可以提供合适的环境，让某种自我复制的控制器，如同病毒一样的亚系统可以在其中出现，但是这种基因机制要出现仍然仰赖自然选择进化关键阶段的起步：这一机制似乎有各种理论优势较早和较简单地出现。
Oparin（1957pp95-99）和Muller（1947,1955）都有过受到批判的理论，他们把生命的起源描述为基因的起源，但这种学说的科学根据是贫瘠的，证明或驳斥这种基因几乎不可能的自发出现都希望渺茫。本文的目的在于，追寻这种“基因”学说，接受这种学说带来的结果，也就是自发形成的原始基因必定是相对直接的物理化学系统，并且本文试图根据已知的特定基因结构和总体生物控制机制需求来推理这种基因的大概结构。
2.总体理论
问题一 原始分子控制机制和现代有记忆当中的机制相似吗？
雷管，蛋和引擎有这么些共通之处：它们都是为了解决问题拿来起步的特殊装置。一旦它们帮助发起的过程开始进行本身就可以被抛弃了。起步的问题千差万别，因此需要和进一步发展所需的截然不同的结构。如果某个过程需要一种特殊的起步装置，那典型的就是有机进化。对于这一过程“起步的问题”很大程度上足够简单；向更高层次的进化这一“问题”涉及到对很大复杂性的相反需求。仅凭这些我们就可以预期最初的有机体应该是和现代的有机体完全不同的。我们应当会发现，其分子控制机制和现代普遍的dna/rna蛋白质系统有着不同的运行原则：它们不是现在的生物控制论机制的简化版本，而是完全不同的“自启动”系统（就好比一个四冲程的引擎的简化设计版本不能发动它自己，需要一种运行机制完全不同的另一种装置点火）。
图2表现了第四种普遍的克服上一部分提到的信息壁垒的方法，一种基因变态。根据这一理论，实际上生命的起源有两个：
1，原始生命的起源，简单得可以自发出现，这开启了持续的自然选择下的生物信息持续创生；
以及：
2，“现代”有机体的起源，足够灵活来进化到更高层次。（可能存在数个“装备变化”，但这是理论的最简版本了）。
问题二 原始的控制机制是基于线性有机多分子聚合物的吗？
基因变态过程带来的不一致性可以有效地从任何根据已有有机体揭开面纱的尝试中隐藏原始生命形式。（无论对一个正在工作的四冲程引擎进行多么细致的检查都找不到关于其如何点火的线索，你只能提出基本的条件）。我们只知道我们在找一个自启动的生命形式，一种这样的形式，它可以作为低信息等级下遗传自组织性质产生的结果，物理化学家对这种情形应该熟悉。
DNA当然在合适的条件下可以复制，而且很可能这种可复制性可以被证实为一种更简单的多聚系统的性质：当然可能设想一个多聚过程，类似结晶，其中序列信息可以被复制（Pattee1961）。但这种系统是不普遍的：可复制性并非线性有机多聚体的典型特征：可复制性另一方面是简单晶体的典型特质。一个生长的晶体代表了，显而易见的，一个自然发生的“彭罗斯机器”（彭罗斯1959），我们考虑晶体生长的实际机制时会强调的点（见问题4部分图6）。再一次的，有效的信息必须在特定的分子相互作用中大致运行：比起简单的有机多聚体，这种特殊性在简单的晶体表面更常出现。
问题三原始基因最关键的普遍性质是什么？
它们在相对简单的物理化学条件下必须能够自组装。它们要承载信息。它们要复制信息。它们要能够把承载的信息和即时的环境交流起来。它们要能够进化。这些条件可以用七个原始基因材料概念概括。
1）低固有信息内容。为了让原始基因在简单条件下诞生，它们的结构中遗传的信息以及任何相关必要的机制都必须足够微小。
2）承载大量信息的潜在能力。原始基因信息要能够进化到图2中的氧气周围，因此还有：
3）稳定性。信息要被保存（也许百万年为单位）。（见5））
4）能够复制信息。
5）复制功能的准确性。这是一种动态的稳定性；也许这是所有特征中最重要的。当信息进化到等价于二进制代码1000单位左右时（大约是编码一个较小蛋白质所需要的量），复制每个单位的准确性如果达到99%，这种准确性可以在合成有机反应中被认为是“好”的，却还会导致每次复制平均出现十次变异。这对于选择过程来说可能就太多了。合理的复制功能准确性应当是基因具有的固有的条件：很难说达尔文进化如何产生这一能力，因为达尔文进化能在没有它的情况下走多远是很难推测的。
6）变异性。尽管有5）的限制，时不时的信息任意改变并且能够遗传，这一特性是必要的。
7）其承载的信息对于基因必须有生存益处；也就是说，必须是生物信息。这一概念包含了多种多样的可能存在的交流功能，最终取决于基因和其自身即时环境的信息依赖相互作用。这一交流条件会在之后问题五详细介绍。
问题四原始基因的普遍物理结构是什么？
晶体化是，总体来说，是一种自发的和准确的复制过程，而且有些晶体比如钻石或者硅，可以非常稳定。晶体一直以来都被认为是类似有机体的。如果你想到完美的晶体，相似之处就限定在处理的信息量很少了（Moore1964）。但真正的晶体是不完美的，在这种不完美中大量的信息原则上是可以被承载的。一些简单的晶体，至少有着原始基因的所需的1到6号条件，在晶体生长中，有着时不时的“错误”，它可以稳定容纳其复制当中这些缺陷的模式。我们再深究这一假说，接下来简单描述晶体中的缺陷和生长机制理论。
关于晶体中于缺陷和生长机制的注释
见讨论，Faraday Soc1949《晶体的生长和完美化》1958吉尔曼1963
i）物理缺陷
任何真实存在的晶体都不是无限的，因而就是“有缺陷的”。因此一个晶体的大小，沿着不同轴（晶体习性）的相对生长，或者在一组晶体中的大小或习性的分布，都代表着晶体样本能够承载信息的方式。信息可以作为致密晶体材料中晶粒或域边界的模式被“书写”。（磁带中的信息就是类似的）
点缺陷是局部晶格缺陷，通常是空缺，它们是热力学特征，也就是常温下稳定晶体的关键组成部分；所以我们对此没什么兴趣。
简单的位错是和晶体生长的过程相关的亚稳态特征；其介于晶界和两个独立晶格的不匹配之间，而点缺陷是一个完美晶格中的孤立缺陷。一个边缘位错，举例来说，源自于一个晶体中向着正确角度滑动的线状缺陷，而螺杆位错是平行于线状缺陷的晶格滑动的结果。图三表示这几种物理缺陷。
图3 作为潜在信息元素被提到的（晶体中）物理缺陷
（a）粒度界限（b）点缺陷（c）边缘位错（d）螺杆位错
包含着这类缺陷的复杂系统可能会有很多。
ii）化学缺陷
可能会有间隙，在当中“外来的”原子或粒子集合会在正常晶格之间的空间中出现，比如说铁中的碳；或者会有替代性的，外来的原子或粒子集合替代一些正常的晶格成分，比如锗中的砷（见图4）。
图4作为潜在信息元素的（晶体中的）化学缺陷
a间隙b替代
iii）复杂缺陷
通过往晶格中引入链条，化学缺陷可能会产生物理缺陷，并且通过创造特殊的吸收位点，物理缺陷可能会吸引特定的“外来”成分。（在第三部分我们会考虑一种特定的复杂缺陷，它是很关键的；这里我们先讨论更简单的来更好地理解这个系统。）
晶体生长机制。晶体的生长面临着随机单个分子内聚力扰动的挑战，通过简单地一层一层添加分子，很容易想象大部分情况下的相对较低的超饱和水平下的晶体化过程，不过这很可能是错误的。在一个完美平面上一个单个孤立的分子的内聚力（见图5a）势必一个“阶梯”（图5b）或者一个“拐角”（图5c）当中的内聚力要低的。生长更倾向于在阶梯的移动之间（图5与6）发生，并且取决于这些阶梯的预先存在。上面讨论过的各种种类的缺陷都可能会发生这一过程。边缘位错的生长表明了这一基本概念（图6）。这里发生生长是因为位错在晶体当中传播了。如果添加的新分子能够在任意时间产生完美平面，也就是说如果位错可以被消除，那么晶体的生长自然就会停止。螺杆位错产生的螺旋坡道方向的生长类似地，也取决于位错的并发传播。在晶体样本中，特定种类的缺陷的流行取决于这么一个事实，那就是它们是自我繁殖的，晶体生长的有序进程热力学上有利于它们的存在。进一步来说，种子晶体中的位错、位错的模式或者粒度边界可能会被生长的晶体继承，正如生长的硅（Dash1958）或者碱卤化物晶体（Dorbrazhanskii和Shaskol’skaya1964）。
正如Frank（1949）指出的，我们考量的晶体生长机制当中运行着“一种相当奇怪的自然选择”。只有一些缺陷才能在它们的繁殖过程中促进生长，而这目前来说是晶体当中最普遍的，“最有效”最普遍。它们因其复制有效性被选择。没有任何理由去假设这种选择会在总体上偏好特别复杂的缺陷模式，所以这一路径的进化自然会被局限在以或多或少孤立的螺杆位错等形式产生相对简单的“信息”这一局面中。但复杂的模式有可能被青睐，如果这些模式可以作用于晶体处在的实时环境，由此增加晶体在其他竞争对手当中幸存的机率；如果，简言之，原始基因条件问题三（7）能被满足的话。进化可能会继续推行。
图5晶体的生长面临着“阶梯”迁移的发生。（分子的内聚力c＞b＞a）
图6位错的复制可能会为快速的晶体生长提供机制
问题五 原始基因的即时控制功能的特性是什么？
对现代有机体进行“原初”的考察，我们可以认为它们由分子模式组成，可能是基于DNA的序列，这些模式组成了它们的基因信息。有机体的身体于是就是一种（令人惊讶的）增加特定序列保存机会的精妙装置，其把相对严酷的外部环境转化为DNA可以生存和复制的特殊环境。DNA并不是个真正的自我复制分子，它需要一个有着极高信息内容的环境来复制，并且其控制功能，通过为自己创造和维持一个“身体”，需要“身体”预先存在在那里。（个体不是从一系列DNA序列中生长出来的，而是从一个胚胎，也就是一个成品“身体”。）但如果这种看法是正确的，原始的基因却可以脱离“身体”复制。关键的问题是，这样一种基因能否通过复制一种导致它获得“身体”的模式提高生存几率，而这种模式是否简单到随机就能出现。
再次考量现代有机体，DNA和它的自身所处环境之间的交互是依赖于模式的。基因信息是一种模式，整个解码机制是让这种模式如此重要的装置，通过合成特定的蛋白质到构造酶的通路、细胞结构等等等等。但最开始的基因当中的基因信息必须要更加即时，本身就要具有重要性：它必然通过更直接的生化化学模式依赖相互作用运转起来。在现代有机体中，特定的“插头和插座”交互代表着分子控制方法的基础：“插头”和“插座”很容易就能区分开来，很多蛋白质的重要性就在于能够构造特定的“插座”，这在分子当中是很罕见的能力，在物理化学条件下形成的分子当中更是从未见过这种能力。然而晶体的表面，就是一种“插座结构”，而坚硬表面上的分子的物理吸收可以被认为是一种“插头与插座”类型的反应交互。吸收性的，催化性的晶体表面性质很可能受表面出现的缺陷存在极大的影响，即使不是受其控制。（Vol’kenshtein1963）可以想见，一个晶体和溶解了许多物质的混合物反应，可以根据晶体包含的缺陷模式，吸收特定的数量的分子。在胶体维度的晶体中，被吸收的分子和离子的性质能够很大程度上决定系统的物理化学性质，不管分子是分散、絮凝或形成凝胶，举例来说，都很大程度上依赖于其偏好吸收的分子或离子种类：黏土甚至可能因为吸收极性有机分子的从水溶性变成脂溶性（van Olphen1963p179）。
现在我们要回答问题五了，“原始基因，相当原始的基因通过吸收当前环境中的分子控制所处的环境”。我们可以设想一种高度进化的有机体，而不是简单的携带缺陷的晶体。这种“吸收有机体”是一个胶体晶体（基因），其有着或多或少的可遗传受控的被吸收的一定数量分子（组成了有机体模糊的“身体”）。如此这种一定数量的被吸收的分子可以影响系统的物理化学性质，二者会在第四部分进一步考察，这样一种“身体”在生物学上是有效的，也就是说有利于维持承载它的晶体存在。
这种晶体基因有机体的复制会有两个阶段：晶体生长机制，牵扯到缺陷模式的内部复制，以及晶体解离，于是内部的信息暴露在晶体的表面。这一第二阶段是不难的，毕竟晶体在生长过程中会自然破裂，尤其是当它包含很多缺陷，巨大的晶体事项对稀有的。
生命起源的总体（基因图像）理论
这是基因变态理论的更一般的理论形式。理论提出，简单的晶体和现代有机体之间存在中介形式。
关键的想法是原始的基因信息不是作为分子的模式被承载，而是作为晶体当中缺陷的“图像”存在。我们把这种缺陷模式称之为基因图像。
评论
即使不具体指出，我们也可以看出这一相当抽象的实体，基因图像，原则上在晶体生长过程中可以是自我构成和自我复制的，在（最初）简单的吸收性环境交互中也可以自我选择。（在被吸收的分子中产生催化性转变的能力是有利的，但这种能力悄然出现之前进化可能就已经发生了。）所需的条件，到头来，并不是一个自我繁殖的分子，而是某种制服的自我繁殖的控制装置：在一个物理化学世界中，生命诞生了，复制和分子控制相比起分子功能更像是典型的晶体特征。
3具体理论
问题六 原始基因是用什么物质构成的？
到现在为止我们建构的这个原始基因的图景，可能有非常多不同的物质都符合。对和环境的吸收交换物质的需求，考虑到相对复杂的缺陷模式的重要性，指引我们想到胶体维度的晶体，这本身也代表一种不溶于水的无机材料。因为这一材料必定是在地理条件下形成的，我们在找的很可能是矿物。“一种胶体矿物”也就是黏土。我们能看到在这个方向还有一些其他的说法。Bernal（1951）的研究称黏土粒子可能能够提供早期地球上可能存在的简单有机分子的浓缩、秩序化和催化反应的场所。这一想法被他用来解释更复杂的有机分子的形成，后者被认为是生命诞生必要的先驱。在本文的学说中，粘土粒子的重要性就不同了并且更深度：它们可能不是有机分子聚集和反应产生造就有机体的产物的场所：也许黏土粒子就是最初的有机体，并且的生命的早期进化是由黏土粒子当中信息构成的，而DNA信息构成的进化是后来的。
黏土和硅酸盐总体上承载信息的方式是非常特别和优雅的。硅酸盐矿物质可以被看作是硅酸形成的纤维（如石棉）、层状（如云母、粘土）或三维框架结构（如长石）的复杂缩合产物。（在它们之间这些不同种类的晶格巨型分子构成了地球外壳大部分的固体材质。）这种矿物的多样性大多来自于硅原子被其他原子替代的可能性，比如说铝原子。在很多硅酸盐中，尤其是在黏土中，这类和其他种类（见下文）的替代会在一定限度内非常任意，一系列排列组合的例子都是可能的。通常来说，如果铝替代硅，就给了整个结构负电荷，更多独立的阳离子比如钾离子和钙离子就会来中和。如此一来，在相对有序的晶格结构中就有潜在的稳定的理论上无限的信息储存容量。（假定每个晶体单元有一个任意的替换特征，总体的信息密度（根据重量考虑）上限会有DNA的一半。）
黏土结构的注释
见Pauling1969pp53-562 Huckel1951 Iler1955 van Olphen1963
硅氧键至少有一些共价性质，但通常出于便利认为硅酸盐矿物是纯粹的离子晶体的阴离子主要是大的氧离子占大部分的空间和或多或少紧密挤在一起的（通常较小的）高价阳离子如四价硅离子、三价铝离子等填充氧气球体之间的空间。在黏土中这给了宏观阴离子覆盖物让它们和（通常）更大更低价的阳离子连接在一起。
图7简单的紧密连接的两层球体（a）造就了六个球体（b）环绕的“八面体位点”。
设想一个单层的紧密连接的一层球体，称之为“A1层”，你可以在一旁添加一层相同的球体，方向和A1相同，叫A2（图7a）。还有一种添加第二层的方法就是把球体旋转30°，但为了这么做球体要稍小，而这第二层如果很平坦，每第二排的第二个球体要被排除。这就有了一个六角形网络排布（图8a）。
图8 一个平坦的较小的球体构成的六角形网络可以在紧密相连球体层a上排布造就“四面体位点”b。
把这一层叫B1或者B2就如同分别对应A1和A2.
我们现在可以给两种硅酸盐晶格层的主要种类做一个概括性的描述。两层硅酸盐（比如高岭土）有两层阳离子包夹着三层氧离子，分别以A1-A2-B2的序列排布。在像云母或者蒙脱石这样的三层硅酸盐中，三层阳离子在四层氧气层中排布，序列是B1-A1-A2-B2。两层A当中的阳离子是“八面体”的，也就是有六个氧原子环绕（图7b），AB层之间的事“四面体”的，也就是被四个氧环绕（图8b）。三层硅酸盐的结构可以被表示为：B1-t1-A1-0-A2-t2-B2。
在三层的硅酸盐中，每三个A氧气层就有一层是羟基集团。在不带电荷的三层硅酸盐滑石和辉石中，所有的四面体位置都被硅占据，而八面体位置完全被镁（滑石）占据，或者三分之二的位置被铝（辉石）占据。低价金属的取代可能在四面体、八面体或两类位置，形成带负电荷的片状结构，与其他“独立”阳离子一起可能形成一个典型的三层黏土颗粒。详见（图9）。
图9，如图为三层硅酸盐晶格，内部阳离子被替换，造成覆盖面有负电荷，这可能是原始基因信息储存的要素。〇阳离子，空心圆和实心圆代表内层阳离子，十字圆代表跨层阳离子，大实心圆是氢氧根离子。
黏土中可能的模式复制机制
黏土可能通过其他硅酸盐的替换（成岩作用）或直接从溶液（起源）形成。这些过程可能在高温和高压下进行，水热合成，或者在常温常压下非常缓慢地在非常稀的溶液中进行。
尽管黏土可以在实验室合成，但鉴于即使是非常简单的晶体化机制也会设计的那些困难，黏土生成的过程没有被充分理解也就不足为奇了。在热液条件下形成的结构很可能代表了热力学稳定的状态，但在正常条件下这一过程很缓慢，这说明动力学因素也很重要，被构造的结构很大程度上取决于其形成机制。根据Cailere和Henin（1962），正常条件下黏土的合成需要一定程度的八面体组合。关于这种预设条件的必要性的热力学根据已经被讨论过了。（Fripiat和Gastuche1962）无论需要什么样的“种子”，溶液当中的黏土合成似乎都可能通过某种围绕核的生长过程进行。如若是这样，种子中的缺陷的预先存在和可能和生长机制有关，正如同其他晶体化过程。例如，用铝替代硅可以产生两种强大的电荷扭曲晶格（比如硅氧键长度约为1.61埃，而铝氧键长度为1.78埃）。如果要遵守鲍林法则，那么包含这种替代的晶体之后的生长必须涉及电荷的局部中和，如果可能的话，它会倾向于缓解晶格应变。可以通过第二次替换补偿（图10a），或者可以设置一个循环过程序列，重新引入原始的替换让晶体中传播一条线的替换。图10b说明了这一假想过程（比较晶体生长过程中的边缘位错传播图6），由此也可以设想，其他相似的机制，比方说，传播“大小大...”的序列。如果我们现在想像一个初始替换的二维模式，这种模式可以简单地复制自己的“阴”版本，或者“打印”替代的“阳”和“阴”（图10ab）。
图10 在晶体生长过程中可能通过复制a或倍增b替换信息元素。
最近对白云母精细结构的研究表明，这种层晶格硅酸盐的形成过程中发生了一些这样的复制过程。（白云母或者云母代表了一种相对容易研究的黏土原型，它具有典型的三层结构，还有形状良好又大的晶体。典型的成分类似四价硅离子，三价铝离子（四面体），氧离子，氢氧根离子（阴离子），钾离子（补偿四面体铝的替换的层间氧离子。））
根据Gatineau1964，通过研究这种类型的白云母的漫反射X折线图，这种矿物的四面体铝替代物被发现呈现锯齿形平行排列，并且晶体被划分为几个主要区域，每个区域中行列处于三个可能的方向之一。（也有迹象表明存在不同方向的次要区域）此外，一个完整的铝行列必须至少有一个硅行列分隔：因此这些区域划分为带（通常涉及2、4、6或8行四面体层级的六边形），这些带实际上是一半被替换，由未被替代的带隔开。对局部电荷平衡的需求产生了一个有趣的特征：在两个相邻的层之间，一个未被替代的四面体带紧挨着一个被半条带的四面体带，反之亦然。布局如图11.云母中四面体替代有着非常恒定的比例，在六边形网络中是四分之一，这是个相当令人困惑的谜题，这被解释为由未替代的带和被半替代的带垂直分配产生的结果。于是，在相邻的片中，云母片一侧的区域结构被复制，带结构则被相反地复制。这可以提供复制过程中的关键要素。由于正是晶体本身被划分为多个区域，因此给定层级中一组四面体位置的图案可能也会在同一层的另一组四面体位置中被复制。
虽然上述白云母的结构表明在晶体形成过程中产生了复制或者倍增的过程，但更重要的是，它表明层晶格硅酸盐可以拥有在层级内某种程度上任意的结构，而又在不同层之间高度有序。跨层的秩序在布朗和贝利1963年研究的亚氯酸铬也有体现。总体上思考这个问题，任何晶体，如果它是一个信息辅助机器，就应该有某种半有序结构：既存在平面或线中结构性的无序来承载信息（正如DNA序列中的无序），也有晶体生长方向上的结构秩序（正如DNA序列复制的准确性）。这种静态无序和动态有序的结合是简单复制过程的特征，就像印刷。
图 11.白云母中单个域的两个相邻片中的四面体阳离子，以及这些阳离子排列成平行的半取代 （a） 和未取代 （b） 条带。在薄片之间有一个有序的 K+ 离子阵列 （c） 中和了上方或下方的 Al 取代 （0）。因此，一张纸中的带状结构（和域结构）在相邻的纸片中反向复制（Gatineau，1964）。如果这种复制发生在这种或某种类似的硅酸盐晶体的生长过程中，它可能为原始生物提供了一种信息复制机制。空心圆代表硅，实心圆代表铝，十字圆代表钾
断言云母或者任何三层硅酸盐是原始基因的材料还为时尚早。举例来说，还得证明云母当中出现的这种秩序，看上去是动态的（是围绕中心核生长的过程的结果），而这些“半有序”的层级晶格可以在“生物”条件下形成（比如在说合理温度的溶液中产生）。
八面体的替换之间的排序可能为蒙脱石中的信息复制提供了一种机制，替换的主体就是八面体。如图12，简单设想的排列种类。
图12 通过简单的层间排序，在层晶格硅酸盐中保存的信息可以作为八面体替代模式。
在层晶格硅酸盐中，复制过程的最后阶段，很容易可以预期有信息的层级部分部分或完全的分离。这种分离可以通过外部条件的变化来实现，比如说甚至是云母也会在n-烷粒子的存在下“膨胀”。（事实上，Weiss1963年就提出这种黏土的晶体内膨胀可能引起生物化学家的兴趣，因为这是一个简单的自我繁殖模型。）在自然界中，周期性的和偶然的环境条件变化是常见的（例如昼夜温度变化天气条件变化等），而这些原则上可以推动我们所设想的那种复制过程。（图前文所述，晶体在形成过程中往往会破裂，所以这一麻烦并不是关键问题。）
注：可以想象，在正常条件下由稀溶液形成黏土时，各层独立形成——随后通过这些层与阳离子结合而出现三维晶体。然而，涉及复制四面体替换模式有一种相当不同的晶体复制过程（让人回想起DNA），它仍然可以运作 - 至少在形成三层黏土过程中 - 通过沿中心八面体平面层的分裂，同时或稍晚，在这样形成的半层上合成新的半层。（八面体键比四面体键更具离子性。八面体阳离子交换其他阳离子的成岩过程表明，黏土中可能会发生一些八面体分离，而Caillere&Henin（1962）的观点，即八面体预组织是黏土合成所必需的，也适合这种复制机制。这是猜想，但它可能至少表明，在天然硅酸盐层结构中，遗传功能比在生物体外形成的那些线性有机结构更容易设想。
关于黏土一般相互作用的注释
这里只给出各种黏土相互作用的大致框架。
黏土系统可能处于悬浮、絮凝状或者凝胶状状态，这在很大程度上取决于黏土微晶本身之间的相互作用以及它们与其它成分之间的相互作用。形成微晶的各个层可能相对紧密地接触，或者系统可能由于层间水或有机分子的吸收而“膨胀”。这些层也可能或多或少彼此之间完全分离。在层和微晶边缘，由于暴露的四面体和八面体阳离子，可能有正电荷，因此“纸牌屋”结构可能通过颗粒的边缘和带负电荷的表面之间的结合形成。
黏土或多或少会与无机阳离子（在层上和层之间，例如金属和铵离子）；有机阴离子（在边缘聚磷酸盐特别活跃）；极性有机分子（脂肪族、芳香族、杂环族）；有机阴离子（特别是鞣酸酯和其他寡阴离子）;极性有机分子（如乙二醇、酮、氨基酸）和极性和离子有机聚合物（例如蛋白质、聚丙烯酸酯）等相互作用。这些相互作用可能非常敏感：添加极少量的聚电解质（千分之一）就可以使悬浮液不形成絮凝，而更少的量的聚电解质（万分之一）会产生相反的结果。这些现象可能分别是物理包络和交联造成的。
层晶格硅酸盐和有机分子的相互作用可以是高度有序的，硅酸盐层之间形成了一种有机分子的二维晶体。研究发现，许多杂环和芳香族碱的堆叠，其平面要么平行于蒙脱石的层，要么与蒙脱石的层成直角，其方向取决于有机成分的浓度。从酮和蒙脱石钙之间复合物的红外研究中，有人认为黏土表面在充当有机成分二维凝固的原子核（Tensmeyer，Hoffman和Brindley，1960）。Weiss（1963）用X射线和化学方法制备了8000多种不同的“云母型”层硅酸盐（白云母、黑云母、伊利石、蛭石、贝德尔石、蒙脱石）的衍生物，并用N-烷基铵离子和其他有机化合物进行了表征。这些有机化合物可以在硅酸盐层之间形成我们可能称之为“二维混合晶体”的东西，例如，其中一个成分是N-烷基铵，另一个是相应的醇。
Weiss（1963）还研究了涉及层晶格硅酸盐配合物内烷基铵离子的催化反应，特别是蛋白质的水解裂解，这可能发生在高电荷密度区域，以及苯胺的氧化。
绿泥石中Fe的氧化状态可能会在不破坏晶体结构的情况下发生改变，并且分析中报告的大部分Fe3+可能最初是Fe''，它们被氧化而羟基失去H（Albee，1962）。在这里，我们看到了黏土结构充当氢载体的可能性。
注：见van Olphen（1963年）、Iler（1955年）和1954年以来出版的“黏土和黏土矿物等”系列卷;特别是关于黏土和黏土矿物的第九次会议（1962年）的会议记录，该会议的特色是关于黏土-水关系与土壤工程特性以及黏土-有机复合物的专题讨论会。在Renrh会议（1963年）的会议记录中，还介绍了另一个关于黏土-有机络合物的研讨会。
最后，也许我们该注意到，黏土是重要的工业催化剂（1956年石油工业使用的十万吨作为裂解和重构反应的催化剂）。
黏土中模式依赖反应的可能
我们假设原始基因黏土可以同时执行 DNA 和蛋白质的一般功能;基因图谱不仅在黏土合成过程中具有自我复制性，而且还可以直接控制周围的分子。要了解哪种基因依赖的相互作用可能对黏土颗粒具有生存价值，至少需要对环境条件有详细的了解。这将在下一节中展开讲与其他环境考虑因素相伴的能源和材料来源的思考。
人们不必期望在文献中找到黏土中特定基因效应的证据（因为人们不应该期望随机多氨基酸相互作用的特异性）：现代黏土可能是“非生物学的”，因此不会选择特定的效应。但有一些迹象表明，至少在原则上，黏土中的特定取代模式可能会产生特定的表面效应。
用蛋白质类比，酶的特异性原则上是可能的，但那是在天文数字的可能的蛋白质种类当中的一部分。我们也可以看到，原则上这种特异性可能是如何产生的，通过延长很远的氨基酸序列对最终蛋白质折叠的细节产生影响，特别是对活性中心的构型有很大影响。因此，酶的折叠中至少发生了两件事。一件是将线性代码转换为微妙的三维对象，另一件是从而将沿着链条分布在特定区域的信息集中：扩展序列定义了一个活性中心。
在一系列关于层晶格硅酸盐的理论论文中，Radoslovich和Borrish强调了关于这些结构中替代的精密堆积和共价考量的重要性。Van Olphen指出，许多层晶格硅酸盐的胶体尺寸可能由于晶格中产生的张力，因为替代产生薄弱点。在对蒙脱石钙的电子衍射研究中，Cowley和Goswani发现，在样品的相干衍射区域，薄片明显弯曲，这一结论得到了电子显微镜的支持。根据在他们的标本的一部分中观察到的有机分子效应，他们初步得出结论：一些非常弯折的晶体选择性地结合有机分子，这导致了面的拉直。无论上述情形是否表明黏土中存在潜在的“三级结构”，都可能有以下替换的表面和边缘效应：
1，表面将覆盖直接有替代产生的负电荷图案。
2，优于替换大小差异，将产生链条的模式，导致
3，特殊区域，其中优于替换应变的累积效应，晶格成分缺失（例如阳离子产生负空穴，或者氧离子产生正空穴），或者
4，掺入“外来”原子的奇数大小位点。
5，通过专门限制晶体的生长，也可能产生特殊边缘。
6，为了缓解应变，板材可能会议复杂的形式弯曲，这取决于替换的模式。（在两层黏土卤积石中，薄片实际上卷成长管，可能是由于A1和B1氧层之间不同种类的原子持续不匹配图8a）
7，工业黏土通常用酸“活化”增强其催化和吸附性能，这种处理部分破坏了黏土的晶格，活性的提升可能是由于引入了表面特征（Rvland等1960）。
综上所述，我们可以推测，基因控制的替换模式（代表者单一的生物选择异构体）可能会有基因控制的吸附和催化效应：特别指出的是，信息可以通过累积在特殊的活性中心集中，这一中心覆盖着相对较大的区域进行替换。（如酶蛋白中的信息浓度。）因此，虽然最初这种系统的控制功能会非常简单，但原则上是可能出现相对复杂和高度进化的形式的。
当然，黏土作为原始遗传物质的可能很大程度上取决于导向基因图谱概念的早期一般理论，也就是原始遗传信息以某种缺陷模式的形式保存在某种晶体中。更具体的论点如下：
1，严格的遗传功能。原则上，黏土可以以一种特别稳定的方式保存大量信息：有证据表明至少一层晶格硅酸盐（云母）可以复制此来信息。
2，作为骨架或膜的功能。黏土粒子可以容纳和浓缩有机分子和其他分子离子。
3，控制功能。黏土中一种替代性的基因图谱了；可能有微妙的吸附和催化作用。
4，可用性。正如Bernal1951指出，黏土参与生命起源或者导致生命起源成为可能的部分原因是它丰富存在，以及它与河流有联系，这一点会在下一部分展开。
从实用角度来看，还是有“缺点”，因为在正常条件下黏土的合成速度很慢，而且没有被充分研究，而且其结构的细节尚未解明。另一方面，虽然合成一个特定功能的替换模式，但上述理论暗示这样一个结构是可以“培育的”。
生命起源的特定（基因图谱）理论
（比较上文所述一般理论）“原始的基因图谱是胶体层晶格硅酸盐中的替换模式”
评论
硅和碳。Iler（1955）认为硅酸盐可能对早期生物至关重要，并指出某些特定的古代生命形式在其结构用到了二氧化硅。硅可以取代碳在生命体中的关键作用这一观点遭到了Oparin1957和Wald1964的反对：然而，根据上述特定的理论，硅在某种意义上是原始生物中的关键元素相关；不是作为碳的替代品，而是为了履行碳完全不适用的特殊职责。现代生命的控制机制和我们提出的原始控制机制之间有着相似之处：核酸和蛋白质是分子，也是“晶体”（Calvin1961），而硅酸盐是晶体也是分子。在这两种情况下，整个物理化学力—从波恩排斥力到共价键—都有利于最终结构的形成。根据这里提出的观点，不同之处在于，原始遗传机制可以自发形成，是一个简单的晶体，直接起作用，信息保存在其表面而不是以序列的形式保存；而现代基因机器则需要在非常特殊的环境下运行，而它间接作用的方式大大扩展了其能够作用的范围。
4生命的主要和次要起源的推测概要
根据第二节中描述的生命起源的一般理论，可以得出这样的结论：原始生命没有一个单独的起源，而是有连续发生的独立的“起源”，而且实际上这仍在发生，这涉及不同种类的环境中不同种类的晶体。在特殊理论中，我们只考虑了一种晶体：我们现在将考虑在多种可能环境中的一种假设的演化，以此来说明更一般化的情况。
让我们假设，原始地球上有陆地海洋的分别，在目前的条件下，有一个水循环和岩石的风化产生二氧化硅的稀溶液以及其他黏土的前体。再假设，通过还原环境中各个成分的作用，在大气和其他地方相对简单的有机物质以相对合理的数量存在，这一假设基于大量理论和实验证据已经被充分讨论。
地表和地下水道在这样的环境中形成，胺、氨基酸、醛、杂环碱以及构成黏土的矿物，有序或无序地存在，但没有有序的多聚体材料。很长时间跨度的地质事件将保证总体的稳定性，而年度、昼夜和在海岸线上的月球周期会保证溶解物质的相对浓度、温度以及其他方面有着周期变化。（如果我们因其维持物质的循环流动，将原始地球视为具有某种新城代谢的机器，那么我们就可以将原始生物是为适应地球这一宿主的病毒，不仅利用物质和地球提供的能量，也适应其“新陈代谢”，这在后面会更明确地论证。）黏土会定期从这些流动的稀溶液中结晶（黏土可以在实验室简单的流动稀溶液条件下形成Henin1956）并产生基因图谱。我们假设，在小的黏土粒子中，随机的基因图谱变化会产生吸附分子“光谱”的差异，反过来又会导致复合颗粒中物理化学性质分布的变化。
一个基因图谱会有更好的生存价值如果它：
1，倾向于将黏土粒子维持在黏土形成的环境中，以便它成为进一步合成黏土的模板，或
2，改进保持它的黏土粒子的物理化学稳定性，或
3，有利于复制效率，即黏土的结晶和层分裂。
想象一下，比方说，黏土形成溶液流过构成黏土合成环境的粒子床像沙子。这可能会对形成的胶体粒子产生“色谱”效应，它们移动的速率取决于其吸附分子的性质。优于1，它们在进化过程中移动会越来越慢。但也可以预计会有更微妙的影响。如果粒子的自粘性太强，它们会堵塞形成它们的捅到，从而阻碍进一步合成。“问题”就是如何留在沙床中而不阻止“食物”的局部流动。这可能是通过粒子从环境中获得锚定来实现的，比如黏附到像沙粒这样的有机聚合物上，但不能相互黏附（图13）；又或许更简单的，通过优先吸附有机分子形成黏胶（图14），将遗传晶体固定在适当的位置，同时允许形成黏土的溶液扩散通过它们。通过对黏土粒子附近的扩散分子和离子进行某种选择，这种凝胶可以反过来影响上述2，这很重要，尤其是在经常出现的可能会溶解或者“杀死”黏土粒子的“艰难”条件。因素3可能会受到类似影响，毕竟结晶化过程可能会被周围溶液中存在的杂质抑制或者促进（Gilman1963）。通过这种方式，微妙适应的凝胶的形成可能有利于其中黏土粒子的生存，因此自然选择将倾向于产生这种适应系统。
图13与某些环境聚合物形成牢固附着力的基因控制能力可能会将黏土粒子固定在有利于其中合成的流动环境中。如果结合位于微晶的边缘，则不太可能干扰进一步的黏土合成（复制）。
图14 通过选择性吸附环境中的有机分子，一组遗传相关的黏土微晶可能会形成保护性凝胶，充当锚定，针对周期性不利环境条件作为缓冲，形成有利于黏土合成的环境。
图15如果凝胶足够松散，溶液可以在其中流动扩散，则假想的多基因原始生物体会在流经沙床的溪流中生长（图14），尤其是在上游。a生长中的有机凝胶，一部分在遇到快速流动的区域时破裂。b不太成功的生物题通过形成过于致密的凝胶组织了溶液（“食物”）的局部流动。
图15说明了这种生物体的发育过程。有机黏土凝胶会通过沙砾之间的通道扩散。凝胶网部分的成功突变会提高该区域的生长速度。生长也会青睐富含“食物”的方向，如果不再利于黏土合成或者缺少所需的有机成分就会灭绝。从这个意义上来说，生物体，或者可以被称之为有机体群体，会向着生长条件最适宜的局部区域移动，那里往往是食物浓度最高的上游。另一种能够在基因图谱中成功传播的效应是如果遭遇流速很快的区域，有机黏土的碎片会碎裂并在下游其他地方重新建立。这样，营养繁殖的过程就完成了。
我们想象这种有机体不断生长和进化，然后通过黏土合成和有机分子等越来越具体的方式增长并结合，形成一种凝胶，就像Oparin1957年描述的复杂共聚合液滴一样。然而与他所说的第一个生物体不同，这种有机黏土复合物可以在统一的化学反应建立起来之前就通过自然选择开始进化。有机体本身为一重要的动态特征存在于其基因复制中：另一种动态特征在于环境中。我们设想这些早期的生物很大程度上是“由环境运行的”（可以和病毒类比），它们唯一内在的动态特性就是结晶和晶体分裂的物理化学过程。我们认为，通过选择具有合适催化中心的基因图谱，引发化学反应的能力可以在之后发展起来。这种能力显然对原始基因是有利的，因为它们可以提供更多种类的分子，以形成保护它们自身的直接接触环境（也就是它们的身体），从而独立于它们所处的总体外部环境。进化往往会产生越来越活跃的生物，它们能够创造自己内部的循环，能在相对不活跃的外部条件下生存。
基因变态和生命的第二次起源
本文的主要考量是我们所说的生命的初始起源：我们最基本的态度就是这一次起源是一个严格的物理化学事件，可以用固有的自组织特性来理解；可以通过研究普通材料的物理化学性质来研究它；从这个意义上来说，它是很容易研究的。现代有机发挥功能的分子机制相对的也在变得越来越容易研究。相比之下，我们所说的生命的第二次起源却非常难以接近，他被物理化学和分子生物学两个漫长的进化过程所隔开。本文的前面部分已经考虑了某种基因变态的一般论点；可以想象，还有具体的理论：至少在原则上，有机大分子从无机黏土晶体中“接管”基因控制是可能的。我们将设想一种从假想的黏土到伪核酸变态的可能。
要考虑的关键现象是黏土的硅酸盐层之间形成有机分子的二维晶体。
在进化中的黏土里，人们可以设想一种特定的复杂有机化合物阵列，一种有组织、混合、二维的晶体，其中有机化合物的排列反映了硅酸盐层中的替换信息。在包含合适单体的这种阵列中发生的反应可以产生具有基因控制功能结构的聚合物，其中可以形成二级控制结构、膜和其他细胞结构。我们可以将这种聚合物称为“伪蛋白质”，但并不意味着它一定是氨基酸聚合物。有很多可能性。一个特别简单的信息大分子的例子可以通过甲醛聚合产生，通过羟醛型反映产生多聚甲醛，这种反应经常被认为是一种可能的非生物糖源。例如，设想阳离子和甲醛分子的紧密堆积的层间阵列，其中后者按行排列，也许对应硅酸盐中云母状区域的替换行。现在假设以下规则适用：当一行是直的，所得聚合物是同立构的，即氢氧基团在碳链的同一侧，但当行改变方向时（例如在云母某一区域的边界处），聚合物中立构规整度逆转了：然后硅酸盐中作为模式（域）保存的遗传信息可以转化为聚合物中的“立构规整度模式”。这类信息很可能决定这类伪蛋白质在游离溶液中的折叠方式，具有基因控制构型的糖（寡聚物）也可以通过这种机制产生。
另一种一般的可能性是通过层间复合物中两种或更多种特定取向的单体反应形成信息共聚物。
我们还可以考虑两种常见学说的变体，即聚合物可能通过预先存在的聚合物上单体结晶来复制。这种过程在黏土层间区域可以想象，从吸收决定二维晶体形成过程中相邻单体成分趋向的预先存在的多聚体开始。图16a说明了聚合物复制的可能排列，例如多聚甲醛，其中信息“写入”其立构规整度。可以考虑信息共聚物通过大小配对进行互补复制（图16b）。我们假设越来越多的遗传信息逐渐存储在这些聚合物本身，黏土的功能逐渐从模板转化为更被动的“夹板clamp”的角色。
注：在Weiss1963年研究的系统中，层状晶格硅酸盐本身决定了紧密堆积、混合的层间复合物中烷基铵离子的比例，每0.25个锂蒙脱石分子到0.92个白云母当有机阳离子的铝硅氧合物有两个有机分子，其中。对于一系列长链和不同种类的第二组分都是如此。有机成分的相对位置是否也由硅酸盐决定有待证明。
图16有人认为，黏土的有限层间区域提供了“分子夹”，有助于第一个有机基因的复制。a信息均聚物的复杂立构规整度决定了相邻单体的趋向（导致后续聚合时立构规整度被复制）或b二元共聚物中的信息通过类似核酸的“阶梯”转移。
看来第一个出现的有机基因必须直接在生物体内发挥作用，也就是执行核酸和蛋白质的功能，尽管其结果可能与其中的任何一个都不同，比如说是多聚甲醛。另一方面也确实可能是类似蛋白质的东西。一些球状蛋白在形成黏土层间复合物时构成β构型。类似蛋白质的有机大分子可能会采取线性“复制”构型，如图16，“夹”在黏土中，在“细胞质”中折叠成功能性信息依赖的三维结构。 如若如此，那么遗传机器在更严格意义上的基因接管发生之后仍然依赖黏土生存：只有当两个独立的分子出现并具有某种有机中介机制（也就是伪DNA/RNA/蛋白质系统）时，黏土才能从生物体的控制机制中消失。
我们可以认为基因变态是三个大致重叠的阶段中发生的，在很长一段时间内，对应于不同发育水平的机制可能在同一生物体中同时运作。
1，控制功能从黏土内部转移到表面形成有机大分子，伪蛋白质形成。
2，复制功能从黏土转移到复制伪蛋白质。
3，两种不同分子之间的复制和控制功能划分，接近现代系统的机制出现，黏土从遗传机器中消失。
当然，这样的描述仍然留下很多有待回答的问题，而且在许多重要方面可能是错误的。但无论这个过程的具体阶段分隔是怎样的，增添一个运转中的的（原始）有机体，可以让复杂的有机遗传机制的出现更容易理解，由此部分的功能可以通过选择进化：即使是一个非常简单的有机基因也可以被赋予它的有机体生存价值，尽管这样的基因在有机体之外没有任何意义。维持一个运营中的企业要比白手起家容易。
最后，从一个非常广泛的角度来看前面提到的类比，我们可以说第一个有机体就是原始地球本身；原始的基于粘土的生命是病毒，地球是宿主，通过它的相关的有机结构建立的新陈代谢发展出更独立的有机基因。在这样的等级阶段后，现代遗传机制进化出来了。
注：这也许就是蛋白质β和埃尔法够行的最初意义，Haldane提出RNA先于DNA存在，并提出这么一个问题“蛋白质可以在没有RNA的情况下复制吗？”
5注释
人工形成有机体的前景
根据自发起源的理论，人工生命是一个可行的命题（因为比第一个生物体例如胰岛素分子更不可能出现的系统已经被制造出来了）。根据“机会和时间”理论，这一计划可能需要无限的准备时间。非生物进化的学说也暗示需要无穷长的时间跨度。而根据基因变态学说，制造人工生物是可行的但会是原始生物。与非生物进化学说一样，等待单纯的有机遗传机制的生物出现需要无穷的进化时间。但即使是原始生物也很有用，并且“培育”特定工业催化剂的可能性是生命起源的基因图谱理论当中的重要内容。甚至在自选择系统出现之前就可以靠人工选择实现了。
人们可以通过将生物技术应用与物理化学系统来产生原始生物：通过建立合适的循环流动“环境”并等待生物出现。一般来说，所需的条件仅仅是允许某些潜在的遗传材料结晶，而且如果晶体能够特异性吸附周围溶液中的某种或多种分子就可以避免之后被破坏。当简单的吸附生物出现后，外部条件就可以“更严酷”和更复杂，使得突变的基因图谱被更强的压力选择，从而实现更专门和复杂的功能。
生命形式的多样性
根据这里所探寻的观点，在假定的原始地球条件下，形成“生化”分子的意义并不在于这些氨基酸、嘌呤等对生命起源有多重要，而是由于它们处于原始条件下，因此被纳入了作为现代生命形式祖先的原始生物体中。这意味着在其他行星上，其中非生物形成的有机分子光谱与地球不一定一样，可能存在的任意有机生命形式都不一定会涉及相同的基础聚合物。当然，这也暗示了其他星球上的生命被认为是“原始”的可能性。
现代地球上的原始基因
正如上所述，几乎所有的晶体都是原始基因，狭义上。在自然条件下，也可能出现非常有限的原始进化。但有趣的可能是，原始遗传机制的遗迹可能存在于“古代”生物中，尤其是那些与二氧化硅密切相关的生物比如地衣或硅藻。
此外也可能有寄生原始生物。这种“无机病毒”可能会在另一种生物体的循环流动环境中自发形成并进化。又或者，一个复制催化中心会引起干扰正常新陈代谢的反应（恶性）基因图谱，这都可能会出现在生物体内通常无害的固体无机材料中。硅可能不一定参与其中，即使涉及上述第二种情况，正常硅的含量不会有太大的影响，但人类的（确实较低的）正常硅含量可能会变得很重要，正如Iler指出，癌症和摄入石棉粉尘以及土壤环境的关系在这方面令人感兴趣
致谢
感谢JH Renwick博士和格拉斯大学、M. Calvin教授的鼓励和意见。
参考文献
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