На 15 май 1953 г. 23-годишен химик публикува в списание Science резултатите от експеримент, жизненоважен за биологията, който отвори пътя към нова област на научното познание. Този млад мъж беше Стенли Л. Милър. Неговата работа е пионер в дисциплината на пребиотичната химия, каквато я познаваме днес, и ни предоставя първите улики за това как се е появил животът на Земята. В Експеримент на Милър Той е добре известен в света на науката.
Затова ще посветим тази статия, за да ви кажем всичко, което трябва да знаете за експеримента на Милър и от какво се състои той.
Примитивна земя
Стенли Милър току-що е завършил химия и се е прехвърлил в Чикагския университет с идеята за докторска дисертация. В рамките на няколко месеца от работата си, нобеловият лауреат Харол С. Юри успява да стигне до колежа и Милър присъства на неговия семинар за произхода на Земята и ранната атмосфера. Лекцията привлече толкова много Милър, че той реши да промени темата на дисертацията и представи на Юри експеримент, който никога преди не е опитвал.
По това време, Руският биохимик Александър I Опалин публикува книга, озаглавена „Произходът на живота“. В него той обяснява как спонтанните химични процеси водят до появата на първите форми на живот, които постепенно са се развили в продължение на милиони години.
Преди около 4 милиарда години неорганичните молекули на примитивната земя ще реагират, за да произведат първите органични молекули, оттук по-сложни молекули и накрая първите организми.
Опарин си представя примитивна земя, която е напълно различна от сегашната земя, преди да бъде трансформирана от самото същество.
Улики от експеримента на Милър
Една от уликите за това каква е била тази ранна Земя се основава на съществуващите астрономически знания. Ако приемем, че Земята и другите планети в Слънчевата система идват от един и същ облак от газ и прах, съставът на земната атмосфера може да бъде много подобен на този на планети като Юпитер и Сатурн: следователно, вероятно е богат на метан, водород и амоняк. Това ще бъде редуцираща атмосфера с много ниска концентрация на кислород, защото това е късният принос на първите фотосинтезиращи бактерии.
Повърхността на земята ще бъде потопена във вода. Океанът е богат на химически молекули. Опарин си представя древния океан като примитивна супа, богата на химически молекули.
Този ранен свят ще бъде много по-бурен от днешния, с честа вулканична активност, чести електрически бури и силна слънчева радиация (няма озонов слой, за да се избегне ултравиолетовото лъчение). Тези процеси Те ще осигурят енергия за химичните реакции, които протичат в океана и в крайна сметка ще доведат до появата на живот.
Много учени, включително Юри, споделят тези идеи. Но това беше чиста спекулация, никой не го беше пробвал, още по-малко беше тестван. Докато не се появи Милър.
Експериментът на Милър в дълбочина
Милър предвижда експеримент, който ще тества хипотезата на Юри и Опалин и ще убеди Юри да я изпълни. Предложеният експеримент включва смесване на газове, за които се смята, че присъстват в ранната земна атмосфера - метан, амоняк, водород и водна пара - и тестване дали те могат да реагират един с друг, за да произведат органични съединения. Трябва да се уверите, че процесът се извършва при анаеробни условия (тоест без кислород) и не включва живи елементи, които могат да стимулират реакцията.
Поради тази причина той проектира затворено стъклено устройство с колба и тръба, кислородът не може да влезе, и стерилизира всички материали, за да елиминира всички форми на живот. Той изля малко количество вода, представляваща първичния океан в колба. Той напълни друга колба с метан, водород и амоняк като първоначалната атмосфера.
По-долу кондензаторът позволява на веществата, които се образуват в атмосферата, да се охладят и втечнят чрез разряда, генериран от двата електрода, което ще симулира ефектите на мълния.
Една вечер Милър проведе експеримент. Когато се върнах в лабораторията на следващата сутрин, водата в колбата беше пожълтяла. След една седмица работа, анализира кафява вода и установи, че са произведени много съединения, които не са съществували преди, включително четири аминокиселини (съединения, използвани от всички организми като материали за изграждане на клетки) (протеин).
Експериментите на Милър показват, че ако условията на околната среда са правилни, органичните молекули могат спонтанно да се образуват от прости неорганични молекули.
Органични молекули от космоса
Въпреки това, няколко години по-късно учените стигнаха до заключението, че степента на редукция в ранната атмосфера е по-ниска, отколкото са си представяли Юри и Милър, и че може да се състои от въглероден диоксид и азот. Нови експерименти показват, че при тези условия, синтезът на органични съединения е незначителен. Трудно е да си представим, че такава фина супа може да даде живот. Но тогава се появи решението на този проблем, не от нови експерименти на Земята, а... от космоса.
През 1969 г. метеорит, образуван преди 4.600 милиарда години, падна близо до Мърчисън, Австралия. След анализ е установено, че съдържа различни органични молекули, включително аминокиселини и други съединения, синтезирани от Милър в лабораторията.
По този начин, ако условията на примитивната земя не са подходящи за образуването на органични молекули, Извънземните обекти може да са използвали достатъчно химикали, за да подправят пребиотичната супа на Земята и нека видим живота за първи път.
В момента експертите изглежда отново са склонни към първоначалната редуцираща атмосфера и са по-склонни към резултатите на Милър. Следователно е приемливо, че ако атмосферата на нашата планета се свива, тя най-вероятно синтезира съединенията, необходими за живота на Земята, а ако атмосферата ни ръждясва, те могат да бъдат допринесени от метеорити и ядра на комети.
Въпреки това, независимо дали е започнало на нашата планета или извън нашата планета, множество различни тестове показват, че органичните съединения могат да бъдат резултат от сравнително прости химични реакции.
Надявам се, че с тази информация можете да научите повече за експеримента на Милър.