15. mail 1953 avaldas 23-aastane keemik ajakirjas Science bioloogia jaoks üliolulise eksperimendi tulemused, mis avasid tee uuele teaduslikule valdkonnale. See noormees oli Stanley L. Miller. Tema töö tegi teerajajaks prebiootilise keemia distsipliini, nagu me seda praegu tunneme, ja andis meile esimesed vihjed selle kohta, kuidas elu Maal tekkis. The Milleri eksperiment See on teadusmaailmas hästi tuntud.
Seetõttu pühendame selle artikli teile kõike, mida peate teadma Milleri katse ja selle kohta, millest see koosneb.
Ürgne maa
Stanley Miller oli just lõpetanud keemia ja siirdunud Chicago ülikooli doktoritöö ideega. Mõne kuu jooksul pärast oma tööd jõudis Nobeli preemia laureaat Harol C. Urey kolledžisse ja Miller osales tema seminaril Maa päritolu ja varajase atmosfääri kohta. Loeng köitis Millerit sedavõrd, et ta otsustas lõputöö teemat vahetada ja esitas Jurile katse, mida ta polnud varem proovinud.
Sel ajal Vene biokeemik Aleksander I Opalin avaldas raamatu pealkirjaga "Elu päritolu". Selles selgitas ta, kuidas spontaansed keemilised protsessid viivad esimeste eluvormide tekkeni, mis on miljonite aastate jooksul järk-järgult välja kujunenud.
Umbes 4 miljardit aastat tagasi reageerisid ürgse maa anorgaanilised molekulid, et toota esimesed orgaanilised molekulid, siit keerulisemad molekulid ja lõpuks esimesed organismid.
Oparin nägi ette primitiivset maad, mis erines täielikult praegusest maast, enne kui olend ise selle ümber muutis.
Vihjeid Milleri katsest
Üks vihjeid selle kohta, milline see varane Maa oli, põhineb olemasolevatel astronoomilistel teadmistel. Kui eeldada, et Maa ja teised Päikesesüsteemi planeedid pärinevad samast gaasi- ja tolmupilvest, võib Maa atmosfääri koostis olla väga sarnane selliste planeetide nagu Jupiter ja Saturn omaga. see on tõenäoliselt rikas metaani, vesiniku ja ammoniaagi poolest. See on väga madala hapnikusisaldusega redutseeriv atmosfäär, kuna see on esimeste fotosünteetiliste bakterite hiline panus.
Maa pind sukeldub vette. Ookean on rikas keemiliste molekulide poolest. Oparin nägi iidset ookeani ürgse supina, mis oli rikas keemiliste molekulide poolest.
See varajane maailm saab olema palju tormilisem kui tänapäeva maailm, sagedase vulkaanilise tegevuse, sagedaste elektritormide ja tugeva päikesekiirgusega (osoonikiht puudub, et vältida ultraviolettkiirgust). Need protsessid Need annavad energiat ookeanis toimuvateks keemilisteks reaktsioonideks ja viivad lõpuks elu tekkeni.
Paljud teadlased, sealhulgas Juri, on neid ideid jaganud. Kuid see oli puhas spekulatsioon, keegi polnud seda proovinud, veel vähem oli seda testitud. Kuni Miller välja ilmus.
Milleri eksperimendi põhjalik
Miller nägi ette katset, mis testiks Juri ja Opalini hüpoteesi ning veenaks Juri seda ellu viima. Kavandatav katse hõlmab Maa varajases atmosfääris arvatavasti leiduvate gaaside – metaani, ammoniaagi, vesiniku ja veeauru – segamist ning katsetamist, kas need suudavad üksteisega reageerida, tekitades orgaanilisi ühendeid. Peate tagama, et protsess viiakse läbi anaeroobsetes tingimustes (st ilma hapnikuta) ja ei sisalda eluselemente, mis võivad reaktsiooni soodustada.
Sel põhjusel konstrueeris ta suletud klaasseadme kolvi ja toruga, kuhu hapnik ei pääse, ning steriliseeris kõik materjalid, et kõrvaldada kõik eluvormid. Ta valas kolbi väikese koguse ürgookeani kujutavat vett. Ta täitis teise kolbi algse atmosfäärina metaani, vesiniku ja ammoniaagiga.
Altpoolt võimaldab kondensaator atmosfääris tekkivatel ainetel jahtuda ja veelduda kahe elektroodi tekitatud tühjenemise kaudu, mis simuleerib välgu mõju.
Miller tegi ühel õhtul katse. Kui järgmisel hommikul laborisse naasin, oli vesi kolvis kollaseks muutunud. Pärast ühenädalast operatsiooni, analüüsis pruuni vett ja leidis, et toodeti palju ühendeid, mida varem polnud, sealhulgas neli aminohapet (ühendid, mida kõik organismid kasutavad rakkude ehitusmaterjalina) (valk).
Milleri katsed näitavad, et sobivate keskkonnatingimuste korral võivad lihtsatest anorgaanilistest molekulidest spontaanselt tekkida orgaanilised molekulid.
Orgaanilised molekulid kosmosest
Kuid paar aastat hiljem jõudsid teadlased järeldusele, et varajase atmosfääri vähenemise aste oli madalam, kui Juri ja Miller ette kujutasid ning et see võib koosneda süsinikdioksiidist ja lämmastikust. Uued katsed näitavad, et sellistes tingimustes orgaaniliste ühendite süntees on tühine. Raske on ette kujutada, et nii peen supp võib elu anda. Kuid siis ilmnes sellele probleemile lahendus, mitte uutest katsetest Maal, vaid ... kosmosest.
1969. aastal kukkus Austraalias Murchisoni lähedal alla 4.600 miljardit aastat tagasi tekkinud meteoriit. Pärast analüüsi leiti, et see sisaldab mitmesuguseid orgaanilisi molekule, sealhulgas aminohappeid ja muid Milleri laboris sünteesitud ühendeid.
Sel viisil, kui primitiivse maa tingimused ei sobi orgaaniliste molekulide moodustamiseks, Võõrobjektid võisid kasutada piisavalt kemikaale, et maakera prebiootilist suppi vürtsitada ja näeme elu esimest korda.
Praegu tundub, et eksperdid kalduvad taas algse redutseeriva atmosfääri poole ja kalduvad rohkem Milleri tulemuste poole. Seetõttu on vastuvõetav, et kui meie planeedi atmosfäär kahaneb, sünteesib see suure tõenäosusega maapealseks eluks vajalikke ühendeid ja kui meie atmosfäär roostetab, võivad need olla meteoriidid ja komeedi tuumad.
Kuid olenemata sellest, kas see sai alguse meie planeedilt või väljaspool meie planeeti, on mitmed erinevad katsed näidanud, et orgaanilised ühendid võivad olla suhteliselt lihtsate keemiliste reaktsioonide tulemus.
Loodan, et selle teabe abil saate Milleri katse kohta rohkem teada.