تجربة ميلر

في 15 مايو 1953 ، نشر كيميائي يبلغ من العمر 23 عامًا في مجلة Science نتائج تجربة حيوية لعلم الأحياء والتي فتحت الطريق لمجال جديد من المعرفة العلمية. كان هذا الشاب ستانلي إل ميللر. كان عمله رائداً في مجال كيمياء البريبايوتك كما نعرفها اليوم وقدم لنا الأدلة الأولى لكيفية ظهور الحياة على الأرض. ال تجربة ميلر إنه معروف في عالم العلم.

لذلك ، سنخصص هذه المقالة لنخبرك بكل ما تحتاج لمعرفته حول تجربة ميلر وما تتكون منه.

الأرض البدائية

كان ستانلي ميللر قد تخرج للتو من الكيمياء وانتقل إلى جامعة شيكاغو بفكرة أطروحة الدكتوراه. في غضون بضعة أشهر من عمله ، وصل هارول سي أوري الحائز على جائزة نوبل إلى الكلية وحضر ميللر ندوته حول أصل الأرض والغلاف الجوي المبكر. جذبت المحاضرة ميلر كثيرًا لدرجة أنه قرر تغيير موضوع الأطروحة وقدم ليوري تجربة لم يجربها من قبل.

في ذلك الوقت ، نشر عالم الكيمياء الحيوية الروسي ألكسندر الأول أوبالين كتابًا بعنوان "أصل الحياة". في ذلك ، شرح كيف تؤدي العمليات الكيميائية العفوية إلى ظهور أشكال الحياة الأولى ، والتي تطورت تدريجياً على مدى فترة زمنية تصل إلى ملايين السنين.

منذ حوالي 4 مليارات سنة ، كانت الجزيئات غير العضوية للأرض البدائية تتفاعل لإنتاج الجزيئات العضوية الأولى ، ومن هنا جزيئات أكثر تعقيدًا ، وأخيراً الكائنات الحية الأولى.

تخيل أوبارين أرضًا بدائية مختلفة تمامًا عن الأرض الحالية ، قبل أن يحولها الكائن نفسه.

أدلة من تجربة ميلر

يعتمد أحد الدلائل على ما كانت عليه هذه الأرض المبكرة على المعرفة الفلكية الحالية. بافتراض أن الأرض والكواكب الأخرى في النظام الشمسي تأتي من نفس سحابة الغاز والغبار ، فإن تكوين الغلاف الجوي للأرض يمكن أن يكون مشابهًا جدًا لتكوين كواكب مثل كوكب المشتري وزحل: لذلك ، من المحتمل أن تكون غنية بالميثان والهيدروجين والأمونيا. سيكون هذا جوًا مختزلًا بتركيز منخفض جدًا من الأكسجين لأن هذه هي المساهمة المتأخرة لبكتيريا التمثيل الضوئي الأولى.

سيتم غمر سطح الأرض في الماء. المحيط غني بالجزيئات الكيميائية. تصور أوبارين المحيط القديم على أنه حساء بدائي غني بالجزيئات الكيميائية.

سيكون هذا العالم المبكر أكثر اضطرابًا من عالم اليوم ، مع نشاط بركاني متكرر وعواصف كهربائية متكررة وإشعاع شمسي قوي (لا توجد طبقة أوزون لتجنب الأشعة فوق البنفسجية). هذه العمليات ستوفر الطاقة للتفاعلات الكيميائية التي تحدث في المحيط وستؤدي في النهاية إلى ظهور الحياة.

شارك العديد من العلماء ، بما في ذلك يوري ، هذه الأفكار. لكن هذا كان مجرد تخمين ، لم يجربه أحد ، ناهيك عن اختباره. حتى ظهر ميلر.

تجربة ميلر في العمق

تخيل ميلر تجربة من شأنها اختبار فرضية يوري وأوبالين وإقناع يوري بتنفيذها. تتضمن التجربة المقترحة خلط الغازات التي يُعتقد أنها كانت موجودة في الغلاف الجوي المبكر للأرض - الميثان والأمونيا والهيدروجين وبخار الماء - واختبار ما إذا كان بإمكانها التفاعل مع بعضها البعض لإنتاج مركبات عضوية. يجب عليك التأكد من أن العملية تتم في ظل ظروف لاهوائية (أي بدون أكسجين) ولا يتضمن عناصر حية يمكن أن تعزز التفاعل.

لهذا السبب صمم جهازًا زجاجيًا مغلقًا به دورق وأنبوب لا يستطيع الأكسجين الدخول إليه ، وقام بتعقيم جميع المواد للتخلص من جميع أشكال الحياة. سكب كمية صغيرة من الماء تمثل المحيط البدائي في قارورة. ملأ قارورة أخرى بالميثان والهيدروجين والأمونيا كغلاف جوي أصلي.

أدناه ، يسمح المكثف للمواد التي تتشكل في الغلاف الجوي أن تبرد وتسييل من خلال التفريغ الناتج عن القطبين ، مما يحاكي تأثيرات البرق.

أجرى ميلر تجربة ذات ليلة. عندما عدت إلى المختبر في صباح اليوم التالي ، تحول لون الماء في القارورة إلى اللون الأصفر. بعد أسبوع واحد من العملية، حلل الماء البني ووجد أنه تم إنتاج العديد من المركبات التي لم تكن موجودة من قبل، بما في ذلك أربعة أحماض أمينية (مركبات تستخدمها جميع الكائنات الحية كمواد لبناء الخلايا) (بروتين).

تظهر تجارب ميلر أنه إذا كانت الظروف البيئية مناسبة ، يمكن للجزيئات العضوية أن تتشكل تلقائيًا من جزيئات غير عضوية بسيطة.

الجزيئات العضوية من الفضاء

ومع ذلك ، بعد بضع سنوات ، خلص العلماء إلى أن درجة الانخفاض في الغلاف الجوي المبكر كانت أقل مما تخيله يوري وميلر ، ويمكن أن تتكون من ثاني أكسيد الكربون والنيتروجين. تظهر التجارب الجديدة أنه في ظل هذه الظروف ، تخليق المركبات العضوية لا يكاد يذكر. من الصعب أن نتخيل أن مثل هذا الحساء الجيد يمكن أن يعطي الحياة. ولكن بعد ذلك ظهر حل هذه المشكلة ، ليس من التجارب الجديدة على الأرض ، ولكن ... من الفضاء.

في عام 1969 ، تشكل نيزك قبل 4.600 مليار سنة سقط بالقرب من مورشيسون ، أستراليا. بعد التحليل ، وجد أنه يحتوي على مجموعة متنوعة من الجزيئات العضوية ، بما في ذلك الأحماض الأمينية والمركبات الأخرى التي صنعها ميلر في المختبر.

بهذه الطريقة ، إذا كانت ظروف الأرض البدائية غير مناسبة لتكوين الجزيئات العضوية ، ربما تكون الأجسام الغريبة قد استخدمت مواد كيميائية كافية لتوابل حساء الأرض البريبايوتيك ودعونا نرى الحياة لأول مرة.

في الوقت الحاضر ، يبدو أن الخبراء يميلون مرة أخرى إلى الغلاف الجوي الأصلي المختزل وأكثر ميلًا إلى نتائج ميلر. لذلك ، من المقبول أنه في حالة تقلص الغلاف الجوي لكوكبنا ، فمن المرجح أن يتم تخليق المركبات الضرورية للحياة على الأرض ، وإذا كان غلافنا الجوي يصدأ ، فقد تساهم بها النيازك ونواة المذنب.

ومع ذلك ، سواء بدأت على كوكبنا أو خارج كوكبنا ، فقد أظهرت مجموعة من الاختبارات المختلفة أن المركبات العضوية يمكن أن تكون نتيجة تفاعلات كيميائية بسيطة نسبيًا.

آمل أن تتمكن من خلال هذه المعلومات من معرفة المزيد عن تجربة ميلر.