15년 1953월 23일, XNUMX세의 화학자는 과학 저널 사이언스에 과학 지식의 새로운 분야로 가는 길을 열어준 생물학에 필수적인 실험 결과를 발표했습니다. 이 청년은 Stanley L. Miller였습니다. 그의 연구는 오늘날 우리가 알고 있는 프리바이오틱 화학 분야를 개척했으며 지구에 생명체가 어떻게 나타났는지에 대한 첫 번째 단서를 제공했습니다. 그만큼 밀러 실험 그것은 과학계에서 잘 알려져 있습니다.
따라서 우리는 Miller의 실험과 그 실험이 무엇으로 구성되어 있는지에 대해 알아야 할 모든 것을 알려드리기 위해 이 기사를 할애할 것입니다.
원시 지구
Stanley Miller는 막 화학을 졸업하고 박사 학위 논문의 아이디어로 시카고 대학교로 편입했습니다. 노벨상 수상자인 Harol C. Urey는 직장에 입사한 지 몇 달 만에 대학에 진학했고 Miller는 지구의 기원과 초기 대기에 관한 세미나에 참석했습니다. 그 강의에 밀러는 너무 매료되어 논문의 주제를 바꾸기로 결심하고 유리에게 지금까지 한 번도 해보지 않은 실험을 제시했다.
그 순간, 러시아 생화학자 Alexander I Opalin은 "생명의 기원"이라는 책을 출판했습니다.. 그 책에서 그는 자발적인 화학 과정이 수백만 년에 걸쳐 점진적으로 발전한 최초의 생명체의 출현으로 이어지는 방법을 설명했습니다.
약 4억 년 전, 원시 지구의 무기 분자는 반응하여 최초의 유기 분자, 여기서 더 복잡한 분자, 그리고 마침내 최초의 유기체를 생성했습니다.
오파린은 생명체 자체에 의해 변형되기 전의 현재의 땅과 완전히 다른 원시적인 땅을 상상했다.
Miller의 실험에서 얻은 단서
이 초기 지구가 어떠했는지에 대한 단서 중 하나는 기존의 천문학적 지식을 기반으로 합니다. 태양계의 지구와 다른 행성들이 같은 가스와 먼지 구름에서 나온다고 가정하면, 지구의 대기 구성은 목성과 토성과 같은 행성의 구성과 매우 유사할 수 있습니다. 따라서, 그것은 아마도 메탄, 수소 및 암모니아가 풍부할 것입니다. 이것은 최초의 광합성 박테리아의 늦은 기여이기 때문에 산소 농도가 매우 낮은 환원 대기가 될 것입니다.
지구의 표면이 물에 잠길 것입니다. 바다는 화학 분자가 풍부합니다. 오파린은 고대 바다를 화학 분자가 풍부한 원시 수프로 상상했습니다.
이 초기 세계는 빈번한 화산 활동, 빈번한 전기 폭풍 및 강한 태양 복사(자외선 복사를 피하기 위한 오존층이 없음)로 인해 오늘날의 세계보다 훨씬 더 격동적일 것입니다. 이러한 프로세스 그들은 바다에서 일어나는 화학 반응에 에너지를 제공하고 궁극적으로 생명의 출현으로 이어질 것입니다.
유리를 비롯한 많은 과학자들이 이러한 생각을 공유했습니다. 그러나 그것은 순전히 추측이었고 아무도 시도하지 않았으며 테스트를 해본 적도 없었습니다. 밀러가 나타나기 전까지.
밀러의 심층 실험
Miller는 Yuri와 Opalin의 가설을 테스트하고 Yuri가 그것을 실행하도록 설득하는 실험을 구상했습니다. 제안된 실험에는 초기 지구 대기에 존재한다고 믿어지는 가스(메탄, 암모니아, 수소 및 수증기)를 혼합하고 이들이 서로 반응하여 유기 화합물을 생성할 수 있는지 여부를 테스트하는 것이 포함됩니다. 공정이 혐기성 조건에서 수행되는지 확인해야 합니다. (즉, 산소가 없음) 반응을 촉진할 수 있는 살아있는 요소를 포함하지 않습니다.
이러한 이유로 그는 플라스크와 튜브가 있는 밀폐된 유리 장치를 설계했으며 산소가 들어갈 수 없으며 모든 생명체를 제거하기 위해 모든 물질을 살균했습니다. 그는 원시 바다를 나타내는 소량의 물을 플라스크에 부었습니다. 그는 다른 플라스크에 메탄, 수소, 암모니아를 원래의 대기로 채웠습니다.
아래에서 커패시터는 대기에서 형성되는 물질이 두 전극에서 생성된 방전을 통해 냉각되고 액화되도록 하여 번개의 효과를 시뮬레이션합니다.
Miller는 어느 날 밤 실험을 했습니다. 다음날 아침에 실험실로 돌아왔을 때 플라스크의 물은 노란색으로 변했습니다. 수술 일주일 후, 갈색 물을 분석하고 이전에 존재하지 않았던 많은 화합물이 생성됨을 발견했습니다., XNUMX개의 아미노산(모든 유기체가 세포 구성 물질로 사용하는 화합물)(단백질)을 포함합니다.
Miller의 실험은 환경 조건이 맞다면 유기 분자가 단순한 무기 분자에서 자발적으로 형성될 수 있음을 보여줍니다.
우주에서 온 유기 분자
그러나 몇 년 후 과학자들은 초기 대기의 환원 정도가 유리와 밀러가 상상했던 것보다 낮고 이산화탄소와 질소로 구성될 수 있다는 결론을 내렸습니다. 새로운 실험에 따르면 이러한 조건에서 유기 화합물의 합성은 무시할 수 있습니다.. 그런 훌륭한 수프가 생명을 줄 수 있다고 상상하기 어렵습니다. 그러나이 문제에 대한 해결책은 지구에서의 새로운 실험이 아니라 우주에서 나타났습니다.
1969년 4.600억 년 전에 형성된 운석이 호주 머치슨 근처에 떨어졌습니다. 분석 결과, 그것은 실험실에서 Miller가 합성한 아미노산과 기타 화합물을 포함한 다양한 유기 분자를 포함하는 것으로 밝혀졌습니다.
이와 같이 원시 지구의 조건이 유기 분자의 형성에 적합하지 않은 경우, 외계 물체는 지구의 프리바이오틱 수프에 양념을 하기 위해 충분한 화학 물질을 사용했을 수 있습니다. 그리고 처음으로 인생을 보자.
현재 전문가들은 원래의 환원 분위기에 다시 기울어지고 Miller의 결과에 더 기울어진 것 같습니다. 따라서 우리 행성의 대기가 수축하고 있다면 지구 생명체에 필요한 화합물을 합성하고 있을 가능성이 가장 높고, 대기가 녹슬고 있다면 운석과 혜성 핵이 기여했을 가능성이 높다는 것은 받아들일 수 있다.
그러나 그것이 우리 행성에서 시작되든 우리 행성 밖에서 시작되었든, 다양한 테스트에서 유기 화합물이 비교적 단순한 화학 반응의 결과일 수 있음이 밝혀졌습니다.
이 정보를 통해 Miller의 실험에 대해 더 많이 알 수 있기를 바랍니다.