15. toukokuuta 1953 23-vuotias kemisti julkaisi Science-lehdessä tulokset biologialle elintärkeästä kokeesta, joka avasi tien uudelle tieteenalalle. Tämä nuori mies oli Stanley L. Miller. Hänen työnsä oli edelläkävijä prebioottisen kemian tieteenalalla, sellaisena kuin sen nykyään tunnemme, ja antoi meille ensimmäiset vihjeet elämän syntymisestä maan päällä. The Millerin kokeilu Se tunnetaan hyvin tieteen maailmassa.
Siksi aiomme omistaa tämän artikkelin kertoaksemme sinulle kaiken, mitä sinun tarvitsee tietää Millerin kokeesta ja siitä, mistä se koostuu.
Alkukantainen maa
Stanley Miller oli juuri valmistunut kemiasta ja siirtynyt Chicagon yliopistoon väitöskirjan idealla. Muutaman kuukauden kuluessa työstään Nobel-palkittu Harol C. Urey pääsi yliopistoon, ja Miller osallistui hänen seminaariinsa maan syntyä ja varhaista ilmakehää käsiteltäessä. Luento veti Millerin puoleensa niin paljon, että hän päätti vaihtaa opinnäytetyön aihetta ja esitti Jurille kokeen, jota hän ei ollut koskaan aiemmin kokeillut.
Tuolloin Venäläinen biokemisti Aleksanteri I Opalin julkaisi kirjan "The Origin of Life". Siinä hän selitti, kuinka spontaanit kemialliset prosessit johtavat ensimmäisten elämänmuotojen syntymiseen, jotka ovat vähitellen kehittyneet miljoonien vuosien aikana.
Noin 4 miljardia vuotta sitten primitiivisen maan epäorgaaniset molekyylit reagoivat tuottaen ensimmäisiä orgaanisia molekyylejä, sieltä monimutkaisempia molekyylejä ja lopulta ensimmäisiä organismeja.
Oparin visioi primitiivisen maan, joka oli täysin erilainen kuin nykyinen maa, ennen kuin olento itse muutti sen.
Vihjeitä Millerin kokeesta
Yksi vihjeistä siitä, millainen tämä varhainen maapallo oli, perustuu olemassa olevaan tähtitieteelliseen tietoon. Jos oletetaan, että maa ja muut aurinkokunnan planeetat ovat peräisin samasta kaasu- ja pölypilvestä, maapallon ilmakehän koostumus voi olla hyvin samanlainen kuin Jupiterin ja Saturnuksen kaltaisten planeettojen koostumus. se on todennäköisesti runsaasti metaania, vetyä ja ammoniakkia. Tämä on pelkistävä ilmakehä, jonka happipitoisuus on erittäin alhainen, koska tämä on ensimmäisten fotosynteettisten bakteerien myöhäinen vaikutus.
Maan pinta uppoaa veteen. Meri on runsaasti kemiallisia molekyylejä. Oparin näki muinaisen valtameren primitiivisenä keitona, joka oli runsaasti kemiallisia molekyylejä.
Tämä varhainen maailma tulee olemaan paljon myrskyisempi kuin nykymaailma, jossa esiintyy usein vulkaanista toimintaa, usein sähkömyrskyjä ja voimakasta auringonsäteilyä (otsonikerrosta ei ole olemassa ultraviolettisäteilyn välttämiseksi). Nämä prosessit Ne tarjoavat energiaa valtameressä tapahtuviin kemiallisiin reaktioihin ja johtavat lopulta elämän syntymiseen.
Monet tiedemiehet, mukaan lukien Juri, ovat jakaneet nämä ajatukset. Mutta se oli puhdasta spekulaatiota, kukaan ei ollut kokeillut sitä, saati sitten sitä oli testattu. Kunnes Miller ilmestyi.
Millerin syvällinen kokeilu
Miller visioi kokeen, joka testaisi Jurin ja Opalinin hypoteesia ja saisi Jurin toteuttamaan sen. Ehdotetussa kokeessa sekoitetaan kaasuja, joiden uskotaan olevan läsnä varhaisessa Maan ilmakehässä - metaania, ammoniakkia, vetyä ja vesihöyryä - ja testataan, voivatko ne reagoida keskenään orgaanisten yhdisteiden tuottamiseksi. Sinun on varmistettava, että prosessi suoritetaan anaerobisissa olosuhteissa (eli ilman happea) eikä sisällä eläviä elementtejä, jotka voivat edistää reaktiota.
Tästä syystä hän suunnitteli suljetun lasilaitteen pullolla ja putkella, johon happea ei pääse sisään, ja hän steriloi kaikki materiaalit eliminoidakseen kaikki elämänmuodot. Hän kaatoi pulloon pienen määrän vettä, joka edustaa ikimerta. Hän täytti toisen pullon metaanilla, vedyllä ja ammoniakilla alkuperäisenä ilmakehään.
Alla oleva kondensaattori antaa ilmakehään muodostuvien aineiden jäähtyä ja nesteytyä kahden elektrodin synnyttämän purkautumisen kautta, mikä simuloi salaman vaikutuksia.
Miller suoritti kokeen eräänä yönä. Kun palasin laboratorioon seuraavana aamuna, vesi pullossa oli muuttunut keltaiseksi. Viikon leikkauksen jälkeen, analysoi ruskeaa vettä ja havaitsi, että tuotettiin monia yhdisteitä, joita ei ennen ollut olemassa, mukaan lukien neljä aminohappoa (yhdisteitä, joita kaikki organismit käyttävät solujen rakennusaineina) (proteiini).
Millerin kokeet osoittavat, että jos ympäristöolosuhteet ovat oikeat, orgaanisia molekyylejä voi muodostua spontaanisti yksinkertaisista epäorgaanisista molekyyleistä.
Orgaaniset molekyylit avaruudesta
Muutamaa vuotta myöhemmin tiedemiehet päättelivät kuitenkin, että alkuilmakehän pelkistysaste oli pienempi kuin Juri ja Miller olivat kuvitelleet ja että se saattoi koostua hiilidioksidista ja typestä. Uudet kokeet osoittavat, että näissä olosuhteissa orgaanisten yhdisteiden synteesi on mitätön. On vaikea kuvitella, että näin hieno keitto voi antaa elämän. Mutta sitten ratkaisu tähän ongelmaan ilmestyi, ei uusista kokeista maan päällä, vaan ... avaruudesta.
Vuonna 1969 4.600 miljardia vuotta sitten muodostunut meteoriitti putosi lähellä Murchisonia Australiassa. Analyysin jälkeen sen havaittiin sisältävän erilaisia orgaanisia molekyylejä, mukaan lukien aminohappoja ja muita Millerin laboratoriossa syntetisoimia yhdisteitä.
Tällä tavalla, jos primitiivisen maan olosuhteet eivät sovellu orgaanisten molekyylien muodostumiseen, Vierasesineet ovat saattaneet käyttää tarpeeksi kemikaaleja maustaakseen maan prebioottista keittoa ja katsokaamme elämää ensimmäistä kertaa.
Tällä hetkellä asiantuntijat näyttävät olevan jälleen taipuvaisia alkuperäiseen pelkistävään ilmapiiriin ja taipuvaisempia Millerin tuloksiin. Siksi on hyväksyttävää, että jos planeettamme ilmakehä kutistuu, se todennäköisesti syntetisoi maapallon elämälle välttämättömiä yhdisteitä, ja jos ilmakehämme ruostuu, ne voivat johtua meteoriiteista ja komeettojen ytimistä.
Kuitenkin, olipa se alkanut planeetaltamme tai sen ulkopuolella, monet erilaiset testit ovat osoittaneet, että orgaaniset yhdisteet voivat olla tulosta suhteellisen yksinkertaisista kemiallisista reaktioista.
Toivon, että näiden tietojen avulla voit oppia lisää Millerin kokeesta.