現在已刪除的答案將其歸結為基於密碼子氨基酸編碼的論點，但正如Konrad Rudolph在評論中指出的那樣，基於密碼子的論點是不正確的，因為4鹼基系統可能早於那麼為什麼要選擇四個呢？

我建議它來自多種因素的組合，這些因素使得它非常適合基於RNA的複制子：更多會很不好，少一點也會很不好。四個鹼基能夠高可靠性地進行複制，因為兩個特徵結合在一起可以排除錯誤配對：有兩個大小類別-意味著任何嘌呤-嘌呤或嘧啶-嘧啶配對都會導致鏈之間的錯誤分離，但不包括A-G和C-U鍵；根據OH鍵的數量分為兩類-限制了A-C和G-U鍵的潛力。更多的基地不可避免地必須削弱這些排他性方法的力量並增加錯配的次數。 RNA世界複製者將缺乏現代生命形式的複雜修復和錯誤檢查機制，因此這種錯配的增加可能無法得到糾正。

當然，兩基系統將更有能力減少錯誤。我認為四鹼基系統的優點是它允許在RNA中形成更複雜的3維結構，從而實現更廣泛的催化能力。我只考慮了偶數，因為只有偶數的系統才能使用Watson-Crick風格的鹼基配對。

我還建議在此閱讀EörsSzathmáry的 2003年論文

附錄

加利福尼亞的一個小組剛剛發表了一篇論文，他們成功地將第三對鹼基穩定地添加到了DNA中。我認為，這可能可以揭示出為什麼有四個原因-您可以在此處進行閱讀或在 here中獲得完整的論文（自然而然，薪水有限）。

這個問題也有一個化學方面。

如果查看 Watson-Crick Base對，您會發現沒有太多的擺動空間：

核苷酸鹼基具有2個或3個氫鍵。從空間上來說，擁有4個可能不合理。

這意味著，基本組合只有有限數量的方式可以互補，並且由於它們形成雙螺旋結構而具有特定的方式。由於A-> T和T-> A的氫鍵模式同時佔據了兩個供體-受體組合，因此可能存在2個H鍵對。

我認為有2種方法可以配置三個氫鍵鹼基，所以也許有六個可能，但是我猜測如果擴展鹼基配對的方法，一種可能會開始失去特異性。照原樣，如果您充分利用核苷酸，則可以製作非Watson-Crick鹼基對，並且可能會失去一些信心，因為您在互補鹼基對之間具有精確的1：1匹配。 RNA中的擺動鹼基對和 Hoogsteen鹼基配對已經被證明可以允許三重螺旋和非完美匹配的RNA螺旋。

以下是本文給出的可能答案：

http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/16794952
或 http://www.math.unl.edu/~bdeng1/Papers/DengDNAreplication.pdf

該問題給出了達爾文的解釋。它從克勞德·香農的傳播理論出發解決了這個問題。它在概念和數學上將DNA複製與數據傳輸相同。結論是，四個鹼基而不是兩個而不是六個的系統可以在最短的時間內復制最多的遺傳信息。

交流類比是這樣的。如果您有兩個數據傳輸系統，則一個可以每秒傳輸1 MB，另一個可以每秒傳輸2 MB，但成本卻不到兩倍。答案很明顯，您將以較高的單價購買第二項服務。作為數據服務，它不在乎您使用什麼信息，它可以是垃圾郵件，視頻，音頻等。重要的是傳輸速率。對於DNA複製，就像沿著母DNA模板複製一個鹼基一樣，它就像一條數據傳輸通道。它也不在乎該過程是針對細菌基因組，植物還是動物基因組。回報在於信息，而成本則是及時的。與您的非生物通信品種不同，時間既是生命的所有信息的發送者和接收者，而不同的生命形式或物種僅僅是時間的手機。因此，如果一個系統可以在單位時間內復制更多的信息，那麼更快的系統將贏得進化的競爭。在慢速復制器系統上運行的獵物將無法與在快速復制器系統上運行的捕食者競爭或適應。

現在，由於A-T對僅具有兩個弱氫鍵，而C-G對具有三個氫鍵，因此A和T比C和G花費更短的時間來完成複制。儘管複製時間短到幾分之一納秒，但對於鹼基對在數十億個的基因組來說，複製時間卻很快。因此，擁有C-G對可能會減慢複製速度，但是收益在於信息。一對鹼基對可為您每個鹼基信息提供1位。兩對給您每個基本信息2位。但是，如果新的鹼基花費的時間太長，那麼擁有更多的鹼基對可能最終會導致信息複製率的下降。因此，需要考慮最佳複製速率，以每時間每鹼基的信息位為單位。沒有信息，就不會有多樣性，也不會有復雜性。沒有信息的複制就沒有生命。

使用Shannon進行的簡單傳輸/複製速率計算，您可以計算AT系統，CG系統，ATCG系統和對於某些假想的6鹼基，2n鹼基的系統，其新鹼基需要花費更長的時間才能複制。分析表明，如果CG鹼基的複制時間比AT鹼基長1.65至3倍，則ATCG系統具有最佳複製速率。也就是說，以2為基礎的系統可以更快地複制其基礎，但是不會攜帶更多信息以具有更高的比特率。同樣，以6為基數的系統具有更高的每基數信息，但平均複製速度較慢，最終導致次優比特率。

根據本文的比較，base-4系統比僅A–T系統快40％，比僅G–C系統快133％。假設地球上的生命始於約40億年前，那麼僅A-T的系統將使進化推遲10億年，而G-C的系統將使進化推遲23億年。對於一個假設的以6為基數的系統，它將在8000萬年之前實現。換句話說，生存是應該的，因為base-4系統能夠以最佳比特率通過時間瓶頸傳輸信息。

總而言之，生命就是在最短的時間內復制最多的信息，而base-4系統則做到最好。如果有其他系統的話，他們一開始就會失去與base-4系統的信息競爭。達爾文的原則在生活中最基本，最重要的層面上起作用。

還有其他非達爾文式的解釋。大多數是基於鹼基的分子結構。但是這些類型的解釋與循環論證接壤-使用觀察來解釋自己。他們也面臨著catch 22問題，因為沒有辦法用盡所有可能的複制基礎。但是，無論知識多多益善，這樣的探索都是富有成果的。但是，如果不考慮信息及其複制，就很難想像對這個問題有一個明智的答案。

具有AT鍵和CG鍵的4鹼基DNA系統是進化為地球上大多數生物使用的系統，如其他答案所述，因為它可以編碼所用所有氨基酸的三聯體鹼基表，允許某些氨基酸具有多個三聯體密碼。該系統有一些細微的變化：即使A-T和C-G鍵不變，也可以修飾核苷酸，以表觀遺傳密碼的一部分標記基因組區域。最常見的修飾是在鹼基上添加甲基和5-羥甲基分子，儘管仍發現了更多修飾。

從嘧啶和嘌呤在一起的理論上，它們是6個鹼基對=可能有12個鹼基...

如果核鹼基僅由嘧啶和非嘌呤演變而來，則它們只有2個鹼基對= 4個嘧啶!!! ...

免責聲明：我不是生物學家，化學家或信息理論家。我只是想提出一個觀點，我從這裡的各種答案中總結出一些觀點，但是我並沒有在任何一個答案中真正看到它。

我認為這很容易想像一下，有4個鹼基對是在有許多鹼基對和很少有鹼基對之間進行權衡的結果。也就是說，它本質上是優化問題的結果。擁有更多的鹼基對有一些好處，而擁有更少的鹼基對有一些好處，而4只是它們之間的最佳折衷。與任何優化問題一樣，結果可能對我們如何構想問題非常敏感-確切地說是4鹼基對系統在什麼環境中進化，RNA在生命中起什麼作用，確切地我們如何量化收益也許4個鹼基對的系統最初是在一個環境中發展起來的，後來又上升到在完全不同的環境中主導其他競爭系統的情況-在這種情況下，這個問題甚至更加複雜。

很可能，目前許多建模問題尚不確定，因此不可能自信地“運行優化問題”並信任輸出。但是可能的第一步可能是嘗試枚舉盡可能多的競爭因素。讓我嘗試一下，在這里以前的答案的幫助下：

原因，傾向於更少的鹼基對

• 更少的鹼基對意味著更少的可能的“錯配”途徑，可能降低突變率

• 更少的鹼基對也意味著只需要使用“最佳配對”，再次可能降低突變率。

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• 更少的鹼基對從一開始就簡化了鹼基對的獲取或合成過程。

• 可能會影響轉錄速度。

原因，傾向於使用更多的鹼基對

• 每單位質量/體積存儲的更多信息。

• 可能會增加可以直接從遺傳材料構建的結構的範圍。

• 可能會影響轉錄速度。

我確定還有很多其他因素需要考慮。

對於我來說，尚不清楚是否可以用足夠的信心說出這些對立力量的數量，以真正“運行優化”並相信答案。我們正在優化的空間-可以想像首先可以使用哪些“鹼基對”，就像其他合格的人已經解決的那樣。

因為最小數量是四個。如果沒有努力使系統變得更複雜，那麼它將永遠無法組裝。

然後有人可能會說，僅使用兩個基座就可以構建類似的系統。

精細。

嘗試一下。

您將慘敗。當然，您可以製作僅包含腺嘌呤和胸腺嘧啶的DNA鏈。但是，誰能阻止鳥嘌呤和胞嘧啶形成並加入一些脫氧核糖呢？那麼，您將如何管理信息的存儲，保存和轉移？

鹼基配對-無論看起來多麼複雜-都是在分子水平安全存儲信息以便可以進行轉移和處理的最簡單方法翻譯其他地方。可在嘧啶和嘌呤衍生物之間建立的氫鍵的空間組合只有兩個。

出於復制目的，您需要進一步的對稱性斷裂，這使您留下兩個鹼基，一個鹼基位於DNA的每條鏈上雙螺旋。

兩倍乘以四。

PS：順便說一句，地球上誰告訴你DNA中確實有四個核鹼基？告訴他們他們可能忘記了甲基胞嘧啶！術語“甲基化”僅是避免承認DNA使用5個鹼基而不是4個鹼基的藉口。敞開心mind。