15. május 1953-én egy 23 éves kémikus a Science folyóiratban publikálta a biológia számára létfontosságú kísérlet eredményeit, amely megnyitotta az utat a tudományos ismeretek új területe felé. Ez a fiatalember Stanley L. Miller volt. Munkája úttörő szerepet játszott a prebiotikus kémia ma ismert tudományában, és megadta nekünk az első támpontokat arra vonatkozóan, hogyan jelent meg az élet a Földön. A Miller kísérlet A tudomány világában jól ismert.
Ezért ezt a cikket annak szenteljük, hogy elmondjunk mindent, amit Miller kísérletéről és annak tartalmáról tudni kell.
Ős föld
Stanley Miller éppen most végzett kémiából, és doktori disszertáció ötletével a Chicagói Egyetemre ment át. Munkája után néhány hónapon belül a Nobel-díjas Harol C. Urey eljutott az egyetemre, Miller pedig részt vett a Föld keletkezéséről és a korai légkörről tartott szemináriumán. Az előadás annyira vonzotta Millert, hogy úgy döntött, témát vált, és egy olyan kísérletet mutatott be Jurijnak, amelyet korábban soha nem próbált ki.
Abban a pillanatban, Alekszandr I. Opalin orosz biokémikus könyvet adott ki "Az élet eredete" címmel.. Ebben kifejtette, hogyan vezetnek spontán kémiai folyamatok az első életformák megjelenéséhez, amelyek fokozatosan fejlődtek ki több millió év alatt.
Körülbelül 4 milliárd évvel ezelőtt a primitív föld szervetlen molekulái reakcióba léptek, és létrehozták az első szerves molekulákat, innentől bonyolultabb molekulákat, végül pedig az első organizmusokat.
Oparin egy primitív földet képzelt el, amely teljesen különbözött a jelenlegi földtől, mielőtt maga a lény átalakította volna.
Nyomok Miller kísérletéből
Az egyik nyom arra vonatkozóan, hogy milyen volt ez a korai Föld, a meglévő csillagászati ismereteken alapul. Feltételezve, hogy a Föld és a Naprendszer többi bolygója ugyanabból a gáz- és porfelhőből származik, a Föld légkörének összetétele nagyon hasonló lehet az olyan bolygókéhoz, mint a Jupiter és a Szaturnusz. valószínűleg gazdag metánban, hidrogénben és ammóniában. Ez egy redukáló atmoszféra lesz nagyon alacsony oxigénkoncentrációval, mivel ez az első fotoszintetikus baktériumok késői hozzájárulása.
A Föld felszíne víz alá kerül. Az óceán gazdag kémiai molekulákban. Oparin az ősi óceánt kémiai molekulákban gazdag primitív levesnek képzelte el.
Ez a korai világ sokkal turbulensebb lesz, mint a mai világ, gyakori vulkáni tevékenységgel, gyakori elektromos viharokkal és erős napsugárzással (nincs ózonréteg, amely elkerülné az ultraibolya sugárzást). Ezek a folyamatok Energiát biztosítanak az óceánban lezajló kémiai reakciókhoz, és végül az élet kialakulásához vezetnek.
Sok tudós, köztük Jurij is osztotta ezeket az elképzeléseket. De ez puszta spekuláció volt, senki nem próbálta ki, még kevésbé, hogy tesztelték volna. Amíg Miller meg nem jelent.
Miller mélyreható kísérlete
Miller egy kísérletet képzelt el, amely tesztelné Jurij és Opalin hipotézisét, és ráveszi Jurijt a végrehajtására. A javasolt kísérlet során a korai földi légkörben feltehetően jelen lévő gázokat – metánt, ammóniát, hidrogént és vízgőzt – összekevernek, és megvizsgálják, hogy képesek-e reakcióba lépni egymással szerves vegyületek előállítására. Biztosítania kell, hogy a folyamat anaerob körülmények között történjen (vagyis oxigén nélkül), és nem tartalmaz olyan élő elemeket, amelyek elősegíthetik a reakciót.
Emiatt tervezett egy zárt üvegszerkezetet, lombikkal és csővel, az oxigén nem tud bejutni, és minden anyagot sterilizált, hogy minden életformát eltüntessen. Egy lombikba öntött egy kis mennyiségű vizet, amely az ősóceánt jelképezi. Egy másik lombikot metánnal, hidrogénnel és ammóniával töltött meg eredeti légkörként.
Az alábbiakban a kondenzátor lehetővé teszi, hogy a légkörben képződő anyagok lehűljenek és cseppfolyósodjanak a két elektróda által generált kisülés révén, ami a villámlás hatását szimulálja.
Miller egy este kísérletet végzett. Amikor másnap reggel visszatértem a laborba, a lombikban lévő víz megsárgult. Egy hét működés után, elemezte a barna vizet, és megállapította, hogy sok olyan vegyület keletkezett, amely korábban nem létezett, köztük négy aminosavat (olyan vegyületek, amelyeket minden szervezet sejtépítő anyagként használ) (fehérje).
Miller kísérletei azt mutatják, hogy megfelelő környezeti feltételek mellett az egyszerű szervetlen molekulákból spontán módon szerves molekulák keletkezhetnek.
Szerves molekulák az űrből
Néhány évvel később azonban a tudósok arra a következtetésre jutottak, hogy a korai légkör redukciója alacsonyabb volt, mint azt Jurij és Miller elképzelte, és szén-dioxidból és nitrogénből állhat. Új kísérletek azt mutatják, hogy ilyen körülmények között a szerves vegyületek szintézise elhanyagolható. Nehéz elképzelni, hogy egy ilyen finom leves életet tud adni. De aztán megjelent a megoldás erre a problémára, nem a Földön végzett új kísérletekből, hanem ... az űrből.
1969-ben az ausztráliai Murchison közelében leesett egy 4.600 milliárd évvel ezelőtt keletkezett meteorit. Az elemzés után kiderült, hogy számos szerves molekulát tartalmaz, köztük aminosavakat és más vegyületeket, amelyeket Miller szintetizált a laboratóriumban.
Ily módon, ha a primitív föld körülményei nem alkalmasak szerves molekulák képződésére, Lehetséges, hogy az idegen tárgyak elég vegyszert használtak a föld prebiotikus levesének fűszerezésére és lássuk először az életet.
Jelenleg úgy tűnik, hogy a szakértők ismét hajlanak az eredeti redukáló légkörre, és inkább Miller eredményeire. Ezért elfogadható, hogy ha bolygónk légköre zsugorodik, az nagy valószínűséggel szintetizálja a földi élethez szükséges vegyületeket, ha pedig légkörünk rozsdásodik, akkor ezekhez meteoritok és üstökösmagok is hozzájárulhatnak.
Mindazonáltal, akár a bolygónkon, akár a bolygónkon kívül kezdődött, egy sor különböző teszt kimutatta, hogy a szerves vegyületek viszonylag egyszerű kémiai reakciók eredményei lehetnek.
Remélem, hogy ezen információk birtokában többet megtudhat Miller kísérletéről.