15 m. gegužės 1953 d. 23 metų chemikas žurnale Science paskelbė biologijai gyvybiškai svarbaus eksperimento, atvėrusio kelią į naują mokslo žinių sritį, rezultatus. Šis jaunuolis buvo Stanley L. Milleris. Jo darbas tapo prebiotinės chemijos disciplinos pradininku, kaip mes ją žinome šiandien, ir suteikė mums pirmųjų užuominų, kaip Žemėje atsirado gyvybė. The Millerio eksperimentas Tai gerai žinoma mokslo pasaulyje.
Todėl šį straipsnį skirsime tam, kad papasakotume viską, ką reikia žinoti apie Millerio eksperimentą ir iš ko jis susideda.
Pirmykštė žemė
Stanley Milleris ką tik baigė chemiją ir perėjo į Čikagos universitetą, turėdamas idėją parengti daktaro disertaciją. Per kelis darbo mėnesius Nobelio premijos laureatas Harol C. Urey įstojo į koledžą, o Milleris dalyvavo seminare apie žemės kilmę ir ankstyvąją atmosferą. Paskaita Milerį taip patraukė, kad jis nusprendė pakeisti baigiamojo darbo temą ir padovanojo Jurijui dar niekada nebandytą eksperimentą.
Tuo metu Rusų biochemikas Aleksandras I Opalinas išleido knygą „Gyvybės kilmė“. Jame jis paaiškino, kaip spontaniški cheminiai procesai lemia pirmųjų gyvybės formų atsiradimą, kurios palaipsniui išsivystė per milijonus metų.
Maždaug prieš 4 milijardus metų primityviosios žemės neorganinės molekulės reaguodavo ir sukurdavo pirmąsias organines molekules, iš čia sudėtingesnes molekules ir galiausiai pirmuosius organizmus.
Oparinas įsivaizdavo primityvią žemę, kuri visiškai skyrėsi nuo dabartinės žemės, kol ją nepakeitė pati būtybė.
Įkalčiai iš Millerio eksperimento
Vienas iš įkalčių, kokia buvo ši ankstyvoji Žemė, yra pagrįsta esamomis astronominėmis žiniomis. Darant prielaidą, kad žemė ir kitos Saulės sistemos planetos kilusios iš to paties dujų ir dulkių debesies, žemės atmosferos sudėtis gali būti labai panaši į tokių planetų kaip Jupiteris ir Saturnas. greičiausiai jame gausu metano, vandenilio ir amoniako. Tai bus redukuojanti atmosfera su labai maža deguonies koncentracija, nes tai vėlyvas pirmųjų fotosintetinių bakterijų indėlis.
Žemės paviršius bus panardintas į vandenį. Vandenyne gausu cheminių molekulių. Oparinas senovės vandenyną įsivaizdavo kaip primityvią sriubą, kurioje gausu cheminių molekulių.
Šis ankstyvasis pasaulis bus daug audringesnis nei šiandieninis pasaulis – dažnas ugnikalnių aktyvumas, dažnos elektros audros ir stipri saulės spinduliuotė (nėra ozono sluoksnio, kad būtų išvengta ultravioletinių spindulių). Šie procesai Jie suteiks energijos cheminėms reakcijoms, kurios vyksta vandenyne, ir galiausiai paskatins gyvybės atsiradimą.
Daugelis mokslininkų, įskaitant Jurijų, pasidalino šiomis idėjomis. Bet tai buvo tik spėlionės, niekas to nebandė, o tuo labiau – buvo išbandytas. Kol pasirodė Milleris.
Millerio eksperimentas giliai
Milleris numatė eksperimentą, kuris patikrintų Jurijaus ir Opalino hipotezę ir įtikintų Jurijų ją įvykdyti. Siūlomas eksperimentas apima dujų, kurios, kaip manoma, buvo ankstyvojoje Žemės atmosferoje – metano, amoniako, vandenilio ir vandens garų – maišymą ir bandymą, ar jos gali reaguoti viena su kita, kad susidarytų organiniai junginiai. Turite užtikrinti, kad procesas būtų atliktas anaerobinėmis sąlygomis (ty be deguonies) ir nėra gyvų elementų, galinčių skatinti reakciją.
Dėl šios priežasties jis sukūrė uždarą stiklinį prietaisą su kolba ir vamzdeliu, į kurį negali patekti deguonis, ir sterilizavo visas medžiagas, kad pašalintų visas gyvybės formas. Į kolbą jis įpylė nedidelį kiekį vandens, vaizduojančio pirmykštį vandenyną. Į kitą kolbą jis pripildė metano, vandenilio ir amoniako kaip pradinės atmosferos.
Žemiau esantis kondensatorius leidžia atmosferoje susidarančioms medžiagoms atvėsti ir suskystėti per dviejų elektrodų generuojamą iškrovą, kuri imituos žaibo poveikį.
Milleris vieną naktį atliko eksperimentą. Kai kitą rytą grįžau į laboratoriją, vanduo kolboje buvo pageltęs. Po savaitės operacijos, išanalizavo rudąjį vandenį ir nustatė, kad buvo pagaminta daug junginių, kurių anksčiau nebuvo, įskaitant keturias aminorūgštis (junginius, kuriuos visi organizmai naudoja kaip ląstelių statybines medžiagas) (baltymai).
Millerio eksperimentai rodo, kad esant tinkamoms aplinkos sąlygoms, organinės molekulės gali spontaniškai susidaryti iš paprastų neorganinių molekulių.
Organinės molekulės iš kosmoso
Tačiau po kelerių metų mokslininkai padarė išvadą, kad ankstyvosios atmosferos sumažėjimo laipsnis buvo mažesnis, nei įsivaizdavo Jurijus ir Milleris, ir kad jį gali sudaryti anglies dioksidas ir azotas. Nauji eksperimentai rodo, kad tokiomis sąlygomis organinių junginių sintezė yra nereikšminga. Sunku įsivaizduoti, kad tokia puiki sriuba gali suteikti gyvybės. Bet tada šios problemos sprendimas pasirodė ne iš naujų eksperimentų Žemėje, o ... iš kosmoso.
1969 metais netoli Merčisono (Australija) nukrito meteoritas, susidaręs prieš 4.600 milijardo metų. Po analizės buvo nustatyta, kad jame yra įvairių organinių molekulių, įskaitant aminorūgštis ir kitus junginius, kuriuos laboratorijoje susintetino Milleris.
Tokiu būdu, jei primityviosios žemės sąlygos nėra tinkamos organinėms molekulėms susidaryti, Ateiviai galėjo naudoti pakankamai cheminių medžiagų, kad pagardintų žemės prebiotinę sriubą ir pirmą kartą pamatykime gyvenimą.
Atrodo, kad šiuo metu ekspertai vėl linkę į pirminę redukuojančią atmosferą ir labiau linkę į Millerio rezultatus. Todėl priimtina, kad jei mūsų planetos atmosfera traukiasi, ji greičiausiai sintetina gyvybei žemėje reikalingus junginius, o jei mūsų atmosfera rūdija, prie jų gali prisidėti meteoritai ir kometų branduoliai.
Tačiau nesvarbu, ar tai prasidėjo mūsų planetoje, ar už mūsų planetos ribų, daugybė skirtingų bandymų parodė, kad organiniai junginiai gali būti gana paprastų cheminių reakcijų rezultatas.
Tikiuosi, kad turėdami šią informaciją galėsite daugiau sužinoti apie Millerio eksperimentą.