15. května 1953 publikoval 23letý chemik v časopise Science výsledky experimentu životně důležitého pro biologii, který otevřel cestu k nové oblasti vědeckého poznání. Tento mladý muž byl Stanley L. Miller. Jeho práce byla průkopníkem disciplíny prebiotické chemie, jak ji známe dnes, a poskytla nám první vodítka k tomu, jak se na Zemi objevil život. The Millerův experiment Ve světě vědy je to dobře známé.
Proto se chystáme věnovat tento článek, abychom vám řekli vše, co potřebujete vědět o Millerově experimentu a v čem spočívá.
Primitivní země
Stanley Miller právě vystudoval chemii a přestoupil na University of Chicago s myšlenkou doktorské práce. Během několika měsíců ve své práci se nositel Nobelovy ceny Harol C. Urey dostal na vysokou školu a Miller se zúčastnil jeho semináře o původu Země a rané atmosféře. Přednáška Millera zaujala natolik, že se rozhodl změnit téma práce a předložil Yurimu experiment, který nikdy předtím nezkusil.
V té době, Ruský biochemik Alexander I. Opalin vydal knihu s názvem „Původ života“. Vysvětlil v ní, jak spontánní chemické procesy vedou ke vzniku prvních forem života, které se postupně vyvíjely v časovém horizontu milionů let.
Asi před 4 miliardami let by anorganické molekuly primitivní Země reagovaly za vzniku prvních organických molekul, odtud složitějších molekul a nakonec prvních organismů.
Oparin si představoval primitivní zemi, která byla zcela odlišná od současné země, než byla přeměněna samotným tvorem.
Stopy z Millerova experimentu
Jedno z vodítek, jak tato raná Země byla, je založeno na existujících astronomických znalostech. Za předpokladu, že Země a další planety sluneční soustavy pocházejí ze stejného oblaku plynu a prachu, může být složení zemské atmosféry velmi podobné složení planet jako Jupiter a Saturn: je pravděpodobně bohatá na metan, vodík a čpavek. Půjde o redukční atmosféru s velmi nízkou koncentrací kyslíku, protože jde o pozdní příspěvek prvních fotosyntetických bakterií.
Povrch Země bude ponořen do vody. Oceán je bohatý na chemické molekuly. Oparin si představoval starověký oceán jako primitivní polévku bohatou na chemické molekuly.
Tento raný svět bude mnohem turbulentnější než dnešní svět s častou sopečnou činností, častými elektrickými bouřemi a silným slunečním zářením (neexistuje žádná ozónová vrstva, která by se vyhnula ultrafialovému záření). Tyto procesy Poskytnou energii pro chemické reakce, které probíhají v oceánu a nakonec povedou ke vzniku života.
Mnoho vědců, včetně Yuriho, sdílelo tyto myšlenky. Ale to byla čistá spekulace, nikdo to nezkusil, tím méně, že to bylo testováno. Dokud se neobjevil Miller.
Millerův experiment do hloubky
Miller si představoval experiment, který by otestoval Yuriho a Opalinovu hypotézu a přesvědčil Yuriho, aby ji provedl. Navrhovaný experiment zahrnuje míchání plynů, o kterých se předpokládá, že jsou přítomné v rané zemské atmosféře – metanu, čpavku, vodíku a vodní páry – a testování, zda mohou vzájemně reagovat za vzniku organických sloučenin. Musíte zajistit, aby proces probíhal za anaerobních podmínek (tedy bez kyslíku) a nezahrnuje živé prvky, které mohou reakci podpořit.
Z tohoto důvodu zkonstruoval uzavřené skleněné zařízení s baňkou a trubicí, do které se kyslík nedostal, a všechny materiály sterilizoval, aby odstranil všechny formy života. Nalil do baňky malé množství vody představující pravěký oceán. Naplnil další baňku metanem, vodíkem a čpavkem jako původní atmosféru.
Kondenzátor níže umožňuje látkám, které se tvoří v atmosféře, ochladit a zkapalnit prostřednictvím výboje generovaného dvěma elektrodami, což bude simulovat účinky blesku.
Miller jedné noci provedl experiment. Když jsem se druhý den ráno vrátil do laboratoře, voda v baňce zežloutla. Po týdnu provozu, analyzovali hnědou vodu a zjistili, že bylo vyrobeno mnoho sloučenin, které dříve neexistovaly, včetně čtyř aminokyselin (sloučeniny používané všemi organismy jako stavební materiály buněk) (protein).
Millerovy experimenty ukazují, že pokud jsou podmínky prostředí správné, organické molekuly se mohou spontánně tvořit z jednoduchých anorganických molekul.
Organické molekuly z vesmíru
O několik let později však vědci dospěli k závěru, že stupeň redukce v rané atmosféře byl nižší, než si Yuri a Miller představovali, a že by se mohla skládat z oxidu uhličitého a dusíku. Nové experimenty ukazují, že za těchto podmínek syntéza organických sloučenin je zanedbatelná. Je těžké si představit, že taková jemná polévka může dát život. Ale pak se objevilo řešení tohoto problému, nikoli z nových experimentů na Zemi, ale ... z vesmíru.
V roce 1969 spadl poblíž Murchisonu v Austrálii meteorit vytvořený před 4.600 miliardami let. Po analýze bylo zjištěno, že obsahuje různé organické molekuly, včetně aminokyselin a dalších sloučenin syntetizovaných Millerem v laboratoři.
Tímto způsobem, pokud podmínky primitivní země nejsou vhodné pro tvorbu organických molekul, Mimozemské předměty mohly použít dostatek chemikálií, aby okořenily pozemskou prebiotickou polévku a uvidíme život poprvé.
V současnosti se zdá, že odborníci jsou opět nakloněni původní redukční atmosféře a více nakloněni Millerovým výsledkům. Je tedy přijatelné, že pokud se atmosféra naší planety zmenšuje, s největší pravděpodobností dochází k syntéze sloučenin nezbytných pro život na Zemi, a pokud naše atmosféra rezaví, mohou k nim přispívat meteority a jádra komet.
Ať už to začalo na naší planetě nebo mimo naši planetu, řada různých testů ukázala, že organické sloučeniny mohou být výsledkem relativně jednoduchých chemických reakcí.
Doufám, že s těmito informacemi se dozvíte více o Millerově experimentu.