Op 15 mei 1953 publiceerde een 23-jarige chemicus in het tijdschrift Science de resultaten van een experiment dat van vitaal belang is voor de biologie en dat de weg opende naar een nieuw gebied van wetenschappelijke kennis. Deze jonge man was Stanley L. Miller. Zijn werk was een pionier in de discipline van de prebiotische chemie zoals we die nu kennen en gaf ons de eerste aanwijzingen over hoe het leven op aarde verscheen. De Miller-experiment Het is bekend in de wereld van de wetenschap.
Daarom gaan we dit artikel wijden aan het vertellen van alles wat je moet weten over het experiment van Miller en waar het uit bestaat.
Primitieve aarde
Stanley Miller was net afgestudeerd aan de scheikunde en overgestapt naar de Universiteit van Chicago met het idee van een proefschrift. Binnen een paar maanden na zijn baan bereikte Nobelprijswinnaar Harol C. Urey de universiteit en woonde Miller zijn seminar bij over het ontstaan van de aarde en de vroege atmosfeer. De lezing trok Miller zo aan dat hij besloot het onderwerp van de scriptie te veranderen en Yuri een experiment voorschotelde dat hij nog nooit eerder had geprobeerd.
Op dat moment De Russische biochemicus Alexander I Opalin publiceerde een boek met de titel "The Origin of Life". Daarin legde hij uit hoe spontane chemische processen leiden tot het ontstaan van de eerste levensvormen, die zich geleidelijk hebben ontwikkeld over een tijdschaal van miljoenen jaren.
Ongeveer 4 miljard jaar geleden zouden de anorganische moleculen van de primitieve aarde reageren om de eerste organische moleculen te produceren, van hieruit meer complexe moleculen, en uiteindelijk de eerste organismen.
Oparin stelde zich een primitief land voor dat totaal anders was dan het huidige land, voordat het door het wezen zelf werd getransformeerd.
Aanwijzingen uit het experiment van Miller
Een van de aanwijzingen over hoe deze vroege aarde eruitzag, is gebaseerd op bestaande astronomische kennis. Ervan uitgaande dat de aarde en andere planeten in het zonnestelsel uit dezelfde wolk van gas en stof komen, kan de samenstelling van de atmosfeer van de aarde erg lijken op die van planeten als Jupiter en Saturnus: daarom, het is waarschijnlijk rijk aan methaan, waterstof en ammoniak. Dit zal een reducerende atmosfeer zijn met een zeer lage zuurstofconcentratie omdat dit de late bijdrage is van de eerste fotosynthetische bacteriën.
Het aardoppervlak zal onder water komen te staan. De oceaan is rijk aan chemische moleculen. Oparin zag de oude oceaan voor zich als een primitieve soep die rijk is aan chemische moleculen.
Deze vroege wereld zal veel turbulenter zijn dan de wereld van vandaag, met frequente vulkanische activiteit, frequente elektrische stormen en sterke zonnestraling (er is geen ozonlaag om ultraviolette straling te vermijden). deze processen Ze zullen energie leveren voor chemische reacties die plaatsvinden in de oceaan en die uiteindelijk zullen leiden tot het ontstaan van leven.
Veel wetenschappers, waaronder Yuri, hebben deze ideeën gedeeld. Maar dat was pure speculatie, niemand had het geprobeerd, laat staan als het was getest. Tot Miller opdook.
Miller's experiment in de diepte
Miller had een experiment voor ogen dat de hypothese van Yuri en Opalin zou testen en Yuri zou overtuigen om het uit te voeren. Het voorgestelde experiment omvat het mengen van gassen waarvan wordt aangenomen dat ze aanwezig zijn in de vroege atmosfeer van de aarde - methaan, ammoniak, waterstof en waterdamp - en testen of ze met elkaar kunnen reageren om organische verbindingen te produceren. Je moet ervoor zorgen dat het proces onder anaërobe omstandigheden wordt uitgevoerd (dat wil zeggen, zonder zuurstof) en bevat geen levende elementen die de reactie kunnen bevorderen.
Om deze reden ontwierp hij een gesloten glazen apparaat met een kolf en buis, zuurstof kan er niet in, en hij steriliseerde alle materialen om alle levensvormen te elimineren. Hij goot een kleine hoeveelheid water die de oeroceaan voorstelde in een kolf. Hij vulde een andere kolf met methaan, waterstof en ammoniak als de oorspronkelijke atmosfeer.
Daaronder zorgt de condensator ervoor dat stoffen die zich in de atmosfeer vormen, afkoelen en vloeibaar worden door de ontlading die wordt gegenereerd door de twee elektroden, die de effecten van bliksem zullen simuleren.
Miller deed op een avond een experiment. Toen ik de volgende ochtend terugkwam in het lab, was het water in de fles geel geworden. Na een week werking, analyseerde bruin water en ontdekte dat er veel verbindingen werden geproduceerd die voorheen niet bestonden, waaronder vier aminozuren (verbindingen die door alle organismen worden gebruikt als celbouwmaterialen) (eiwit).
De experimenten van Miller laten zien dat als de omgevingsomstandigheden goed zijn, organische moleculen zich spontaan kunnen vormen uit eenvoudige anorganische moleculen.
Organische moleculen uit de ruimte
Een paar jaar later concludeerden wetenschappers echter dat de mate van reductie in de vroege atmosfeer lager was dan Yuri en Miller hadden gedacht, en dat deze uit koolstofdioxide en stikstof zou kunnen bestaan. Nieuwe experimenten tonen aan dat, onder deze omstandigheden, synthese van organische verbindingen is verwaarloosbaar. Het is moeilijk voor te stellen dat zo'n fijne soep leven kan geven. Maar toen verscheen de oplossing voor dit probleem, niet door nieuwe experimenten op aarde, maar ... vanuit de ruimte.
In 1969 viel een meteoriet die 4.600 miljard jaar geleden werd gevormd in de buurt van Murchison, Australië. Na analyse bleek het een verscheidenheid aan organische moleculen te bevatten, waaronder aminozuren en andere verbindingen die door Miller in het laboratorium zijn gesynthetiseerd.
Op deze manier, als de omstandigheden van de primitieve aarde niet geschikt zijn voor de vorming van organische moleculen, Buitenaardse objecten hebben mogelijk genoeg chemicaliën gebruikt om de prebiotische soep van de aarde op te fleuren en laat ons het leven voor de eerste keer zien.
Op dit moment lijken experts weer geneigd te zijn naar de oorspronkelijke reducerende atmosfeer en meer naar de resultaten van Miller. Daarom is het acceptabel dat als de atmosfeer van onze planeet krimpt, deze hoogstwaarschijnlijk de verbindingen synthetiseert die nodig zijn voor het leven op aarde, en als onze atmosfeer roest, kunnen ze worden bijgedragen door meteorieten en komeetkernen.
Maar of het nu op onze planeet of buiten onze planeet is begonnen, een groot aantal verschillende tests hebben aangetoond dat organische verbindingen het resultaat kunnen zijn van relatief eenvoudige chemische reacties.
Ik hoop dat je met deze informatie meer te weten kunt komen over het experiment van Miller.