15年1953月23日、XNUMX歳の化学者が、科学の新しい分野への道を開いた生物学に不可欠な実験の結果をサイエンス誌に発表しました。 この若い男はスタンリーL.ミラーでした。 彼の研究は、今日私たちが知っているプレバイオティクス化学の分野を開拓し、生命が地球にどのように現れたかについての最初の手がかりを私たちに提供しました。 The ミラー実験 それは科学の世界でよく知られています。
したがって、この記事では、ミラーの実験とその構成について知っておく必要のあるすべてのことを説明します。
原始地球
スタンリーミラーは化学を卒業したばかりで、博士論文のアイデアを持ってシカゴ大学に転校しました。 仕事から数か月以内に、ノーベル賞受賞者のハロルC.ウレイは大学に入学し、ミラーは地球の起源と初期の大気に関するセミナーに出席しました。 講義はミラーを非常に魅了したので、彼は論文の主題を変えることに決め、ユリにこれまで試みたことのない実験を提示しました。
その時、 ロシアの生化学者アレクサンドルXNUMX世オパリンは「生命の起源」というタイトルの本を出版しました。 その中で、彼は、自発的な化学プロセスが、何百万年ものタイムスケールで徐々に発達してきた最初の生命体の出現にどのようにつながるかを説明しました。
約4億年前、原始地球の無機分子は反応して最初の有機分子を生成し、ここからより複雑な分子、そして最後に最初の生物を生成しました。
オパリンは、生き物自身によって変形される前に、現在の土地とは完全に異なる原始的な土地を想像していました。
ミラーの実験からの手がかり
この初期の地球がどのようなものであったかについての手がかりのXNUMXつは、既存の天文学の知識に基づいています。 太陽系の地球と他の惑星が同じガスと塵の雲から来ていると仮定すると、地球の大気の組成は木星や土星のような惑星のそれと非常に似ている可能性があります。 メタン、水素、アンモニアが豊富に含まれている可能性があります。 これは最初の光合成細菌の遅い寄与であるため、これは非常に低い酸素濃度の還元性雰囲気になります。
地球の表面は水に沈められます。 海は化学分子が豊富です。 オパリンは、古代の海を化学分子が豊富な原始的なスープとして想定していました。
この初期の世界は、頻繁な火山活動、頻繁な雷雨、および強い太陽放射（紫外線を避けるためのオゾン層がない）により、今日の世界よりもはるかに混乱します。 これらのプロセス それらは海洋で起こる化学反応にエネルギーを提供し、最終的には生命の出現につながります。
ユリを含む多くの科学者がこれらのアイデアを共有しています。 しかし、それは純粋な憶測であり、誰もそれを試したことがなく、ましてやテストされていなかったのです。 ミラーが現れるまで。
ミラーの実験の詳細
ミラーは、ユーリとオパリンの仮説をテストし、ユーリにそれを実行するように説得する実験を構想しました。 提案された実験は、初期の地球の大気に存在すると考えられているガス（メタン、アンモニア、水素、および水蒸気）を混合し、それらが互いに反応して有機化合物を生成できるかどうかをテストすることを含みます。 プロセスが嫌気性条件下で実行されることを確認する必要があります （つまり、酸素なしで）そして反応を促進することができる生きている要素を含みません。
このため、彼はフラスコとチューブを備えた密閉ガラス装置を設計し、酸素が入ることができず、すべての生命体を排除するためにすべての材料を滅菌しました。 彼は原始の海を表す少量の水をフラスコに注ぎました。 彼は別のフラスコに元の雰囲気としてメタン、水素、アンモニアを入れました。
以下のコンデンサは、大気中に形成された物質がXNUMXつの電極によって生成された放電によって冷却および液化することを可能にし、雷の影響をシミュレートします。
ミラーはある夜実験を行った。 翌朝研究室に戻ると、フラスコ内の水が黄色くなっていました。 XNUMX週間の運用後、茶色の水を分析し、以前には存在しなかった多くの化合物が生成されたことを発見しました、XNUMXつのアミノ酸（細胞構築材料としてすべての生物によって使用される化合物）（タンパク質）を含みます。
ミラーの実験は、環境条件が正しければ、有機分子が単純な無機分子から自発的に形成される可能性があることを示しています。
宇宙からの有機分子
しかし、数年後、科学者たちは、初期の大気の還元の程度はユーリとミラーが想像していたよりも低く、二酸化炭素と窒素で構成されている可能性があると結論付けました。 新しい実験は、これらの条件下で、 有機化合物の合成はごくわずかです。 このような上質なスープが命を吹き込むことができるとは想像しがたいです。 しかし、その後、この問題の解決策が、地球での新しい実験からではなく、宇宙から現れました。
1969年、4.600億年前に形成された隕石が、オーストラリアのマーチソン近くに落下しました。 分析の結果、Millerが実験室で合成したアミノ酸やその他の化合物など、さまざまな有機分子が含まれていることがわかりました。
このように、原始地球の条件が有機分子の形成に適していない場合、 エイリアンのオブジェクトは、地球の前生物のスープにスパイスを加えるのに十分な化学物質を使用した可能性があります 初めて人生を見てみましょう。
現在、専門家は再び元の還元性雰囲気に傾倒し、ミラーの結果に傾倒しているようです。 したがって、私たちの惑星の大気が縮小している場合、それは地球上の生命に必要な化合物を合成している可能性が高く、私たちの大気が錆びている場合、それらは隕石と彗星の核によってもたらされる可能性があります。
しかし、それが私たちの惑星で始まったか、私たちの惑星の外で始まったかにかかわらず、多くの異なるテストは、有機化合物が比較的単純な化学反応の結果である可能性があることを示しました。
この情報で、ミラーの実験についてもっと学ぶことができることを願っています。