Am 15. Mai 1953 veröffentlichte ein 23-jähriger Chemiker in der Zeitschrift Science die Ergebnisse eines für die Biologie lebenswichtigen Experiments, das den Weg zu einem neuen wissenschaftlichen Gebiet ebnete. Dieser junge Mann war Stanley L. Miller. Seine Arbeit war Wegbereiter der Disziplin der präbiotischen Chemie, wie wir sie heute kennen, und lieferte uns erste Hinweise darauf, wie das Leben auf der Erde entstanden ist. Der Miller-Experiment Es ist in der Welt der Wissenschaft bekannt.
Daher widmen wir diesen Artikel Ihnen alles, was Sie über Millers Experiment und seinen Inhalt wissen müssen.
Primitive Erde
Stanley Miller hatte gerade sein Chemiestudium abgeschlossen und war mit der Idee einer Doktorarbeit an die University of Chicago gewechselt. Innerhalb weniger Monate nach seiner Anstellung schaffte es Nobelpreisträger Harol C. Urey aufs College und Miller besuchte sein Seminar über den Ursprung der Erde und der frühen Atmosphäre. Der Vortrag faszinierte Miller so sehr, dass er sich entschloss, das Thema der Diplomarbeit zu wechseln und Yuri ein Experiment vorstellte, das er noch nie zuvor versucht hatte.
Zu dieser Zeit Der russische Biochemiker Alexander I. Opalin hat ein Buch mit dem Titel "Der Ursprung des Lebens" veröffentlicht.. Darin erläuterte er, wie spontane chemische Prozesse zur Entstehung der ersten Lebensformen führen, die sich über einen Zeitraum von Jahrmillionen nach und nach entwickelt haben.
Vor etwa 4 Milliarden Jahren würden die anorganischen Moleküle der Urerde reagieren, um die ersten organischen Moleküle zu produzieren, von hier komplexere Moleküle und schließlich die ersten Organismen.
Oparin stellte sich ein primitives Land vor, das sich völlig vom heutigen Land unterschied, bevor es von der Kreatur selbst verwandelt wurde.
Hinweise aus Millers Experiment
Einer der Hinweise darauf, wie diese frühe Erde aussah, basiert auf vorhandenem astronomischen Wissen. Unter der Annahme, dass die Erde und andere Planeten im Sonnensystem aus derselben Gas- und Staubwolke stammen, kann die Zusammensetzung der Erdatmosphäre der von Planeten wie Jupiter und Saturn sehr ähnlich sein: es ist wahrscheinlich reich an Methan, Wasserstoff und Ammoniak. Dies wird eine reduzierende Atmosphäre mit einer sehr geringen Sauerstoffkonzentration sein, da dies der späte Beitrag der ersten photosynthetischen Bakterien ist.
Die Erdoberfläche wird in Wasser getaucht. Der Ozean ist reich an chemischen Molekülen. Oparin stellte sich den antiken Ozean als eine primitive Suppe vor, die reich an chemischen Molekülen war.
Diese frühe Welt wird viel turbulenter sein als die heutige Welt, mit häufiger vulkanischer Aktivität, häufigen Gewittern und starker Sonneneinstrahlung (es gibt keine Ozonschicht, um ultraviolette Strahlung zu vermeiden). Diese Prozesse Sie liefern Energie für chemische Reaktionen, die im Ozean ablaufen und letztendlich zur Entstehung von Leben führen.
Viele Wissenschaftler, einschließlich Yuri, haben diese Ideen geteilt. Aber das war reine Spekulation, niemand hatte es ausprobiert, geschweige denn getestet. Bis Miller auftauchte.
Millers Experiment in der Tiefe
Miller stellte sich ein Experiment vor, das die Hypothese von Yuri und Opalin testen und Yuri davon überzeugen sollte, es auszuführen. Das vorgeschlagene Experiment beinhaltet das Mischen von Gasen, von denen angenommen wird, dass sie in der frühen Erdatmosphäre vorhanden sind – Methan, Ammoniak, Wasserstoff und Wasserdampf – und testet, ob sie miteinander reagieren können, um organische Verbindungen herzustellen. Sie müssen sicherstellen, dass der Prozess unter anaeroben Bedingungen durchgeführt wird (d. h. ohne Sauerstoff) und enthält keine lebenden Elemente, die die Reaktion fördern können.
Aus diesem Grund entwarf er ein geschlossenes Glasgerät mit Kolben und Röhrchen, in das kein Sauerstoff eindringen kann, und er sterilisierte alle Materialien, um alle Lebensformen zu eliminieren. Er goss eine kleine Menge Wasser, das den urzeitlichen Ozean darstellte, in eine Flasche. Er füllte einen weiteren Kolben mit Methan, Wasserstoff und Ammoniak als ursprüngliche Atmosphäre.
Unten ermöglicht der Kondensator, dass sich in der Atmosphäre bildende Stoffe durch die Entladung der beiden Elektroden abkühlen und verflüssigen, was die Auswirkungen von Blitzen simuliert.
Miller führte eines Nachts ein Experiment durch. Als ich am nächsten Morgen ins Labor zurückkehrte, war das Wasser in der Flasche gelb geworden. Nach einer Woche Betrieb, analysierte braunes Wasser und stellte fest, dass viele Verbindungen produziert wurden, die vorher nicht existierten, darunter vier Aminosäuren (Verbindungen, die von allen Organismen als Zellbaustoffe verwendet werden) (Protein).
Millers Experimente zeigen, dass sich aus einfachen anorganischen Molekülen spontan organische Moleküle bilden können, wenn die Umgebungsbedingungen stimmen.
Organische Moleküle aus dem Weltraum
Einige Jahre später kamen Wissenschaftler jedoch zu dem Schluss, dass der Reduktionsgrad in der frühen Atmosphäre geringer war, als sich Yuri und Miller vorgestellt hatten, und dass sie aus Kohlendioxid und Stickstoff bestehen könnte. Neue Experimente zeigen, dass unter diesen Bedingungen Synthese organischer Verbindungen ist vernachlässigbar. Es ist schwer vorstellbar, dass eine so feine Suppe Leben geben kann. Aber dann tauchte die Lösung dieses Problems auf, nicht durch neue Experimente auf der Erde, sondern ... aus dem Weltraum.
Im Jahr 1969 fiel ein Meteorit, der vor 4.600 Milliarden Jahren gebildet wurde, in der Nähe von Murchison, Australien. Nach der Analyse wurde festgestellt, dass es eine Vielzahl organischer Moleküle enthält, darunter Aminosäuren und andere von Miller im Labor synthetisierte Verbindungen.
Wenn auf diese Weise die Bedingungen der Urerde nicht für die Bildung organischer Moleküle geeignet sind, Außerirdische Objekte haben möglicherweise genug Chemikalien verwendet, um die präbiotische Suppe der Erde aufzupeppen und lass uns das Leben zum ersten Mal sehen.
Gegenwärtig scheinen Experten wieder der ursprünglichen reduzierenden Atmosphäre und eher den Ergebnissen von Miller zuzuneigen. Daher ist es akzeptabel, dass, wenn die Atmosphäre unseres Planeten schrumpft, sie höchstwahrscheinlich die für das Leben auf der Erde notwendigen Verbindungen synthetisiert, und wenn unsere Atmosphäre rostet, können sie von Meteoriten und Kometenkernen beigetragen werden.
Unabhängig davon, ob es auf unserem Planeten oder außerhalb unseres Planeten begann, haben viele verschiedene Tests gezeigt, dass organische Verbindungen das Ergebnis relativ einfacher chemischer Reaktionen sein können.
Ich hoffe, dass Sie mit diesen Informationen mehr über Millers Experiment erfahren können.