Den 15. maj 1953 offentliggjorde en 23-årig kemiker i tidsskriftet Science resultaterne af et eksperiment, der var afgørende for biologien, og som åbnede vejen til et nyt felt af videnskabelig viden. Denne unge mand var Stanley L. Miller. Hans arbejde var banebrydende inden for disciplinen præbiotisk kemi, som vi kender den i dag, og gav os de første ledetråde til, hvordan livet opstod på Jorden. Det Miller eksperiment Det er velkendt i videnskabens verden.
Derfor vil vi dedikere denne artikel til at fortælle dig alt, hvad du behøver at vide om Millers eksperiment, og hvad det består af.
Primitiv jord
Stanley Miller var netop dimitteret fra kemi og overført til University of Chicago med ideen om en doktorafhandling. Inden for et par måneder efter sit job nåede Nobelpristageren Harol C. Urey på college, og Miller deltog i hans seminar om jordens oprindelse og den tidlige atmosfære. Foredraget tiltrak Miller så meget, at han besluttede at ændre emnet for afhandlingen og præsenterede Yuri for et eksperiment, som han aldrig havde prøvet før.
På det tidspunkt Den russiske biokemiker Alexander I Opalin udgav en bog med titlen "The Origin of Life". Heri forklarede han, hvordan spontane kemiske processer fører til fremkomsten af de første livsformer, som gradvist har udviklet sig over en tidsskala på millioner af år.
For omkring 4 milliarder år siden ville den primitive jords uorganiske molekyler reagere for at producere de første organiske molekyler, herfra mere komplekse molekyler og til sidst de første organismer.
Oparin forestillede sig et primitivt land, der var helt anderledes end det nuværende land, før det blev forvandlet af væsenet selv.
Ledtråde fra Millers eksperiment
Et af sporene om, hvordan denne tidlige Jord var, er baseret på eksisterende astronomisk viden. Hvis vi antager, at jorden og andre planeter i solsystemet kommer fra den samme sky af gas og støv, kan sammensætningen af jordens atmosfære være meget lig sammensætningen af planeter som Jupiter og Saturn: derfor, den er sandsynligvis rig på methan, brint og ammoniak. Dette vil være en reducerende atmosfære med en meget lav iltkoncentration, fordi dette er det sene bidrag fra de første fotosyntetiske bakterier.
Jordens overflade vil være nedsænket i vand. Havet er rigt på kemiske molekyler. Oparin forestillede sig det gamle hav som en primitiv suppe rig på kemiske molekyler.
Denne tidlige verden vil være meget mere turbulent end nutidens verden med hyppig vulkansk aktivitet, hyppige elektriske storme og stærk solstråling (der er intet ozonlag til at undgå ultraviolet stråling). Disse processer De vil give energi til kemiske reaktioner, der finder sted i havet og vil i sidste ende føre til fremkomsten af liv.
Mange videnskabsmænd, inklusive Yuri, har delt disse ideer. Men det var ren spekulation, ingen havde prøvet det, meget mindre var det blevet testet. Indtil Miller dukkede op.
Millers eksperiment i dybden
Miller forestillede sig et eksperiment, der ville teste Yuri og Opalins hypotese og overtale Yuri til at udføre den. Det foreslåede eksperiment involverer blanding af gasser, der menes at være til stede i jordens tidlige atmosfære - metan, ammoniak, brint og vanddamp - og test af, om de kan reagere med hinanden for at producere organiske forbindelser. Du skal sikre dig, at processen udføres under anaerobe forhold (det vil sige uden ilt) og involverer ikke levende elementer, der kan fremme reaktionen.
Af denne grund designede han en lukket glasanordning med en kolbe og et rør, ilt kan ikke komme ind, og han steriliserede alle materialer for at fjerne alle livsformer. Han hældte en lille mængde vand, der repræsenterede urhavet, i en kolbe. Han fyldte en anden kolbe med methan, brint og ammoniak som den oprindelige atmosfære.
Nedenfor tillader kondensatoren stoffer, der dannes i atmosfæren, at afkøle og blive flydende gennem den udladning, der genereres af de to elektroder, hvilket vil simulere virkningerne af lyn.
Miller kørte et eksperiment en nat. Da jeg vendte tilbage til laboratoriet næste morgen, var vandet i kolben blevet gult. Efter en uges operation, analyserede brunt vand og fandt ud af, at der blev produceret mange forbindelser, som ikke eksisterede før, herunder fire aminosyrer (forbindelser brugt af alle organismer som cellebyggematerialer) (protein).
Millers eksperimenter viser, at hvis miljøforholdene er rigtige, kan organiske molekyler spontant dannes fra simple uorganiske molekyler.
Organiske molekyler fra rummet
Men et par år senere konkluderede forskerne, at graden af reduktion i den tidlige atmosfære var lavere, end Yuri og Miller havde forestillet sig, og at den kunne bestå af kuldioxid og nitrogen. Nye forsøg viser, at under disse forhold, syntese af organiske forbindelser er ubetydelig. Det er svært at forestille sig, at sådan en fin suppe kan give liv. Men så dukkede løsningen på dette problem op, ikke fra nye eksperimenter på Jorden, men ... fra rummet.
I 1969 faldt en meteorit dannet for 4.600 milliarder år siden nær Murchison i Australien. Efter analyse viste det sig at indeholde en række organiske molekyler, herunder aminosyrer og andre forbindelser syntetiseret af Miller i laboratoriet.
På denne måde, hvis forholdene i den primitive jord ikke er egnede til dannelse af organiske molekyler, Fremmede genstande kan have brugt nok kemikalier til at pifte jordens præbiotiske suppe op og lad os se livet for første gang.
På nuværende tidspunkt synes eksperter igen at være tilbøjelige til den oprindelige reducerende atmosfære og mere tilbøjelige til Millers resultater. Derfor er det acceptabelt, at hvis vores planets atmosfære krymper, syntetiserer den højst sandsynligt de forbindelser, der er nødvendige for liv på jorden, og hvis vores atmosfære ruster, kan de være bidraget af meteoritter og kometkerner.
Men uanset om det startede på vores planet eller uden for vores planet, har en lang række forskellige test vist, at organiske forbindelser kan være resultatet af relativt simple kemiske reaktioner.
Jeg håber, at du med denne information kan lære mere om Millers eksperiment.