15. gada 1953. maijā kāds 23 gadus vecs ķīmiķis žurnālā Science publicēja bioloģijai vitāli svarīga eksperimenta rezultātus, kas pavēra ceļu uz jaunu zinātnes zināšanu jomu. Šis jauneklis bija Stenlijs L. Millers. Viņa darbs bija pionieris prebiotiskās ķīmijas disciplīnai, kādu mēs to pazīstam šodien, un sniedza mums pirmās norādes par to, kā uz Zemes parādījās dzīvība. The Millera eksperiments Zinātnes pasaulē tas ir labi zināms.
Tāpēc mēs veltīsim šo rakstu, lai pastāstītu jums visu, kas jums jāzina par Millera eksperimentu un to, no kā tas sastāv.
Pirmatnējā zeme
Stenlijs Millers tikko bija beidzis ķīmiju un pārgājis uz Čikāgas universitāti ar domu par doktora disertāciju. Dažu mēnešu laikā pēc sava darba Nobela prēmijas laureāts Harols K. Urijs iekļuva koledžā, un Millers apmeklēja viņa semināru par Zemes izcelsmi un agrīno atmosfēru. Lekcija Milleru tik ļoti piesaistīja, ka viņš nolēma mainīt promocijas darba tēmu un iepazīstināja Juri ar eksperimentu, ko viņš nekad agrāk nebija izmēģinājis.
Tajā laikā Krievu bioķīmiķis Aleksandrs I Opalins publicēja grāmatu "Dzīvības izcelsme". Tajā viņš paskaidroja, kā spontāni ķīmiskie procesi noved pie pirmo dzīvības formu rašanās, kas pakāpeniski attīstījušās miljoniem gadu laikā.
Apmēram pirms 4 miljardiem gadu primitīvās zemes neorganiskās molekulas reaģēja, veidojot pirmās organiskās molekulas, no šejienes sarežģītākas molekulas un visbeidzot pirmos organismus.
Oparins iztēlojās primitīvu zemi, kas pilnībā atšķīrās no pašreizējās zemes, pirms to pārveidoja pati būtne.
Norādes no Millera eksperimenta
Viena no norādēm par to, kāda bija šī agrīnā Zeme, ir balstīta uz esošajām astronomiskajām zināšanām. Pieņemot, ka Zeme un citas Saules sistēmas planētas nāk no viena un tā paša gāzes un putekļu mākoņa, Zemes atmosfēras sastāvs var būt ļoti līdzīgs tādu planētu kā Jupiters un Saturns sastāvam. tas, iespējams, ir bagāts ar metānu, ūdeņradi un amonjaku. Tā būs reducējoša atmosfēra ar ļoti zemu skābekļa koncentrāciju, jo tas ir pirmo fotosintētisko baktēriju novēlotais ieguldījums.
Zemes virsma būs iegremdēta ūdenī. Okeāns ir bagāts ar ķīmiskām molekulām. Oparins seno okeānu iztēlojās kā primitīvu zupu, kas bagāta ar ķīmiskām molekulām.
Šī agrīnā pasaule būs daudz nemierīgāka nekā mūsdienu pasaule ar biežu vulkānisko aktivitāti, biežām elektriskām vētrām un spēcīgu saules starojumu (nav ozona slāņa, lai izvairītos no ultravioletā starojuma). Šie procesi Tie nodrošinās enerģiju ķīmiskajām reakcijām, kas notiek okeānā, un galu galā novedīs pie dzīvības rašanās.
Daudzi zinātnieki, tostarp Jurijs, ir dalījušies šajās idejās. Bet tās bija tīras spekulācijas, neviens to nebija mēģinājis, vēl jo mazāk pārbaudīts. Līdz parādījās Millers.
Millera padziļināts eksperiments
Millers paredzēja eksperimentu, kas pārbaudītu Jurija un Opaļina hipotēzi un pārliecinātu Juri to izpildīt. Ierosinātais eksperiments ietver gāzu sajaukšanu, kas, domājams, atradās Zemes agrīnajā atmosfērā - metānu, amonjaku, ūdeņradi un ūdens tvaikus, un pārbauda, vai tās var reaģēt viena ar otru, veidojot organiskos savienojumus. Jums jāpārliecinās, ka process tiek veikts anaerobos apstākļos (tas ir, bez skābekļa) un neietver dzīvus elementus, kas var veicināt reakciju.
Šī iemesla dēļ viņš izstrādāja slēgtu stikla ierīci ar kolbu un cauruli, kurā skābeklis nevar iekļūt, un viņš sterilizēja visus materiālus, lai likvidētu visas dzīvības formas. Viņš ielēja kolbā nelielu ūdens daudzumu, kas attēlo seno okeānu. Viņš piepildīja citu kolbu ar metānu, ūdeņradi un amonjaku kā sākotnējo atmosfēru.
Zemāk esošais kondensators ļauj vielām, kas veidojas atmosfērā, atdzist un sašķidrināties caur izlādi, ko rada divi elektrodi, kas simulēs zibens ietekmi.
Millers kādu nakti veica eksperimentu. Kad es atgriezos laboratorijā nākamajā rītā, ūdens kolbā bija kļuvis dzeltens. Pēc vienas nedēļas darbības, analizēja brūno ūdeni un atklāja, ka tika ražoti daudzi savienojumi, kas iepriekš nepastāvēja, tostarp četras aminoskābes (savienojumi, ko visi organismi izmanto kā šūnu būvmateriālus) (olbaltumvielas).
Millera eksperimenti liecina, ka, ja vides apstākļi ir pareizi, organiskās molekulas var spontāni veidoties no vienkāršām neorganiskām molekulām.
Organiskās molekulas no kosmosa
Tomēr dažus gadus vēlāk zinātnieki secināja, ka agrīnās atmosfēras samazinājuma pakāpe bija zemāka, nekā Jurijs un Millers bija iedomājušies, un ka tā varētu sastāvēt no oglekļa dioksīda un slāpekļa. Jauni eksperimenti liecina, ka šādos apstākļos organisko savienojumu sintēze ir niecīga. Grūti iedomāties, ka tik smalka zupa spēj dot dzīvību. Bet tad šīs problēmas risinājums parādījās nevis no jauniem eksperimentiem uz Zemes, bet ... no kosmosa.
1969. gadā netālu no Merčisonas, Austrālijā, nokrita meteorīts, kas izveidojies pirms 4.600 miljardiem gadu. Pēc analīzes tika atklāts, ka tajā ir dažādas organiskas molekulas, tostarp aminoskābes un citi savienojumi, kurus Millers sintezējis laboratorijā.
Tādā veidā, ja primitīvās zemes apstākļi nav piemēroti organisko molekulu veidošanai, Iespējams, ka citplanētiešu objekti ir izmantojuši pietiekami daudz ķīmisku vielu, lai paspilgtinātu zemes prebiotisko zupu un redzēsim dzīvi pirmo reizi.
Pašlaik šķiet, ka eksperti atkal sliecas uz sākotnējo reducēšanas atmosfēru un vairāk sliecas uz Millera rezultātiem. Tāpēc ir pieļaujams, ka, ja mūsu planētas atmosfēra sarūk, tā, visticamāk, sintezē dzīvībai uz zemes nepieciešamos savienojumus, un, ja mūsu atmosfēra rūsē, tos var veicināt meteorīti un komētu kodoli.
Tomēr neatkarīgi no tā, vai tas sākās uz mūsu planētas vai ārpus mūsu planētas, virkne dažādu testu ir parādījuši, ka organiskie savienojumi var rasties salīdzinoši vienkāršu ķīmisku reakciju rezultātā.
Es ceru, ka ar šo informāciju jūs varat uzzināt vairāk par Millera eksperimentu.