ניסוי מילר

ב-15 במאי 1953, כימאי בן 23 פרסם בכתב העת Science תוצאות של ניסוי חיוני לביולוגיה שפתח את הדרך לתחום חדש של ידע מדעי. הצעיר הזה היה סטנלי ל. מילר. עבודתו הייתה חלוצית בתחום הכימיה הפרה-ביוטית כפי שאנו מכירים אותה כיום וסיפקה לנו את הרמזים הראשונים לגבי איך הופיעו החיים על פני כדור הארץ. ה ניסוי מילר זה ידוע בעולם המדע.

לכן, אנו הולכים להקדיש את המאמר הזה כדי לספר לכם את כל מה שאתם צריכים לדעת על הניסוי של מילר וממה הוא מורכב.

אדמה פרימיטיבית

סטנלי מילר בדיוק סיים את לימודיו בכימיה ועבר לאוניברסיטת שיקגו עם הרעיון של עבודת דוקטורט. תוך מספר חודשים מתפקידו, חתן פרס נובל הארול סי. אורי הגיע לקולג' ומילר השתתף בסמינר שלו על מקור כדור הארץ והאטמוספרה המוקדמת. ההרצאה משכה את מילר עד כדי כך שהוא החליט לשנות את נושא התזה והציג ליורי ניסוי שלא ניסה מעולם.

באותו זמן, הביוכימאי הרוסי אלכסנדר הראשון אופאלין פרסם ספר בשם "מקור החיים". בו הוא הסביר כיצד תהליכים כימיים ספונטניים מובילים להופעתם של צורות החיים הראשונות, שהתפתחו בהדרגה לאורך טווח זמן של מיליוני שנים.

לפני כ-4 מיליארד שנים, המולקולות האנאורגניות של כדור הארץ הפרימיטיבי היו מגיבות לייצר את המולקולות האורגניות הראשונות, מכאן מולקולות מורכבות יותר, ולבסוף את האורגניזמים הראשונים.

אופרין ראה בעיני רוחו ארץ פרימיטיבית שהייתה שונה לחלוטין מהארץ הנוכחית, לפני שהפכה אותה על ידי היצור עצמו.

רמזים מהניסוי של מילר

אחד הרמזים לגבי איך היה כדור הארץ הקדום הזה מבוסס על ידע אסטרונומי קיים. בהנחה שכדור הארץ וכוכבי לכת אחרים במערכת השמש מגיעים מאותו ענן של גז ואבק, הרכב האטמוספירה של כדור הארץ יכול להיות דומה מאוד לזה של כוכבי לכת כמו צדק ושבתאי: לכן, סביר להניח שהוא עשיר במתאן, מימן ואמוניה. זו תהיה אטמוספירה מצמצמת עם ריכוז חמצן נמוך מאוד מכיוון שזו התרומה המאוחרת של החיידקים הפוטוסינתטיים הראשונים.

פני כדור הארץ יהיו שקועים במים. האוקיינוס ​​עשיר במולקולות כימיות. אופרין דמיין את האוקיינוס ​​העתיק כמרק פרימיטיבי עשיר במולקולות כימיות.

העולם הקדום הזה יהיה הרבה יותר סוער מהעולם של היום, עם פעילות געשית תכופה, סופות חשמליות תכופות וקרינת שמש חזקה (אין שכבת אוזון כדי להימנע מקרינה אולטרה סגולה). תהליכים אלו הם יספקו אנרגיה לתגובות כימיות המתרחשות באוקיינוס ​​ובסופו של דבר יובילו להופעת חיים.

מדענים רבים, כולל יורי, שיתפו את הרעיונות הללו. אבל זו הייתה ספקולציה טהורה, אף אחד לא ניסה את זה, ועוד פחות מכך אם זה נבדק. עד שמילר הופיע.

ניסוי מעמיק של מילר

מילר ראה בעיני רוחו ניסוי שיבדוק את ההשערה של יורי ואופלין וישכנע את יורי לבצע אותה. הניסוי המוצע כולל ערבוב גזים שלדעתם נמצאים באטמוספירה המוקדמת של כדור הארץ - מתאן, אמוניה, מימן ואדי מים - ובדיקה אם הם יכולים להגיב זה עם זה כדי לייצר תרכובות אורגניות. עליך לוודא שהתהליך מתבצע בתנאים אנאירוביים (כלומר, ללא חמצן) ואינו מערב אלמנטים חיים שיכולים לקדם את התגובה.

מסיבה זו, הוא עיצב מכשיר זכוכית סגור עם בקבוק וצינור, חמצן לא יכול להיכנס, והוא עיקר את כל החומרים כדי לחסל את כל צורות החיים. הוא שפך כמות קטנה של מים המייצגת את האוקיינוס ​​הקדום לתוך בקבוק. הוא מילא בקבוק נוסף במתאן, מימן ואמוניה כאטמוספרה המקורית.

למטה, הקבל מאפשר לחומרים שנוצרים באטמוספירה להתקרר ולהתנזל באמצעות הפריקה שנוצרת משתי האלקטרודות, שתדמה את השפעות הברק.

מילר ערך ניסוי לילה אחד. כשחזרתי למעבדה למחרת בבוקר, המים בבקבוק הצהירו. לאחר שבוע של ניתוח, ניתח מים חומים ומצא שיוצרו תרכובות רבות שלא היו קיימות קודם לכן, כולל ארבע חומצות אמינו (תרכובות המשמשות את כל האורגניזמים כחומרי בניין לתאים) (חלבון).

הניסויים של מילר מראים שאם תנאי הסביבה נכונים, מולקולות אורגניות יכולות להיווצר באופן ספונטני ממולקולות אנאורגניות פשוטות.

מולקולות אורגניות מהחלל

עם זאת, כמה שנים לאחר מכן, מדענים הגיעו למסקנה שמידת ההפחתה באטמוספירה המוקדמת נמוכה ממה שיורי ומילר דמיינו, וכי היא יכולה להיות מורכבת מפחמן דו חמצני וחנקן. ניסויים חדשים מראים שבתנאים אלה, סינתזה של תרכובות אורגניות היא זניחה. קשה לדמיין שמרק משובח כזה יכול לתת חיים. אבל אז הפתרון לבעיה הזו הופיע, לא מניסויים חדשים על כדור הארץ, אלא... מהחלל.

בשנת 1969, מטאוריט שנוצר לפני 4.600 מיליארד שנים נפל ליד מורצ'יסון, אוסטרליה. לאחר ניתוח, נמצא שהוא מכיל מגוון של מולקולות אורגניות, כולל חומצות אמינו ותרכובות אחרות שסונתזה על ידי מילר במעבדה.

בדרך זו, אם התנאים של כדור הארץ הפרימיטיבי אינם מתאימים להיווצרות מולקולות אורגניות, אולי חפצים זרים השתמשו בכמות מספקת של כימיקלים כדי לתבל את המרק הפרה-ביוטי של כדור הארץ ותן לנו לראות את החיים בפעם הראשונה.

נכון לעכשיו, נראה כי מומחים נוטים שוב לאווירת ההפחתה המקורית ונוטים יותר לתוצאותיו של מילר. לכן, מקובל שאם האטמוספירה של כוכב הלכת שלנו מתכווצת, סביר להניח שהיא מסנתזת את התרכובות הנחוצות לחיים על פני כדור הארץ, ואם האטמוספירה שלנו מחלידה, הן עשויות להיגרם על ידי מטאוריטים וגרעיני שביט.

עם זאת, בין אם זה התחיל על הפלנטה שלנו או מחוץ לכוכב הלכת שלנו, שורה של בדיקות שונות הראו שתרכובות אורגניות יכולות להיות תוצאה של תגובות כימיות פשוטות יחסית.

אני מקווה שעם המידע הזה תוכל ללמוד עוד על הניסוי של מילר.