Den 15. mai 1953 publiserte en 23 år gammel kjemiker i tidsskriftet Science resultatene av et eksperiment som var avgjørende for biologien som åpnet veien for et nytt felt av vitenskapelig kunnskap. Denne unge mannen var Stanley L. Miller. Hans arbeid var banebrytende i disiplinen prebiotisk kjemi slik vi kjenner den i dag og ga oss de første ledetrådene om hvordan livet dukket opp på jorden. De Miller-eksperiment Det er godt kjent i vitenskapens verden.
Derfor skal vi dedikere denne artikkelen til å fortelle deg alt du trenger å vite om Millers eksperiment og hva det består av.
Primitiv jord
Stanley Miller hadde nettopp uteksaminert seg fra kjemi og overført til University of Chicago med ideen om en doktorgradsavhandling. I løpet av noen få måneder etter jobben kom nobelprisvinneren Harol C. Urey til college, og Miller deltok på seminaret hans om jordens opprinnelse og den tidlige atmosfæren. Forelesningen tiltrakk Miller så mye at han bestemte seg for å endre emnet for oppgaven og presenterte Yuri for et eksperiment som han aldri hadde prøvd før.
På den tiden, Den russiske biokjemikeren Alexander I Opalin ga ut en bok med tittelen "The Origin of Life". I den forklarte han hvordan spontane kjemiske prosesser fører til fremveksten av de første livsformene, som gradvis har utviklet seg over en tidsskala på millioner av år.
For rundt 4 milliarder år siden ville de uorganiske molekylene i den primitive jorden reagere for å produsere de første organiske molekylene, herfra mer komplekse molekyler, og til slutt de første organismene.
Oparin så for seg et primitivt land som var helt annerledes enn det nåværende landet, før det ble forvandlet av skapningen selv.
Ledetråder fra Millers eksperiment
En av ledetrådene til hvordan denne tidlige jorden var basert på eksisterende astronomisk kunnskap. Forutsatt at jorden og andre planeter i solsystemet kommer fra den samme skyen av gass og støv, kan sammensetningen av jordens atmosfære være svært lik den til planeter som Jupiter og Saturn: derfor, den er sannsynligvis rik på metan, hydrogen og ammoniakk. Dette vil være en reduserende atmosfære med svært lav oksygenkonsentrasjon fordi dette er det sene bidraget til de første fotosyntetiske bakteriene.
Jordens overflate vil være nedsenket i vann. Havet er rikt på kjemiske molekyler. Oparin så for seg det gamle havet som en primitiv suppe rik på kjemiske molekyler.
Denne tidlige verdenen vil være mye mer turbulent enn dagens verden, med hyppig vulkansk aktivitet, hyppige elektriske stormer og sterk solstråling (det er ikke noe ozonlag for å unngå ultrafiolett stråling). Disse prosessene De vil gi energi til kjemiske reaksjoner som finner sted i havet og vil til slutt føre til fremveksten av liv.
Mange forskere, inkludert Yuri, har delt disse ideene. Men det var ren spekulasjon, ingen hadde prøvd det, langt mindre hadde det blitt testet. Helt til Miller dukket opp.
Millers eksperiment i dybden
Miller så for seg et eksperiment som ville teste Yuri og Opalins hypotese og overtale Yuri til å utføre den. Det foreslåtte eksperimentet innebærer å blande gasser som antas å være tilstede i den tidlige jordens atmosfære - metan, ammoniakk, hydrogen og vanndamp - og teste om de kan reagere med hverandre for å produsere organiske forbindelser. Du må sørge for at prosessen utføres under anaerobe forhold (det vil si uten oksygen) og involverer ikke levende elementer som kan fremme reaksjonen.
Av denne grunn designet han en lukket glassanordning med en kolbe og rør, oksygen kan ikke komme inn, og han steriliserte alle materialer for å eliminere alle livsformer. Han helte en liten mengde vann som representerte urhavet i en kolbe. Han fylte en annen kolbe med metan, hydrogen og ammoniakk som den opprinnelige atmosfæren.
Nedenfor lar kondensatoren stoffer som dannes i atmosfæren avkjøles og bli flytende gjennom utladningen som genereres av de to elektrodene, noe som vil simulere effekten av lynnedslag.
Miller kjørte et eksperiment en natt. Da jeg kom tilbake til laboratoriet neste morgen, var vannet i kolben blitt gult. Etter en ukes operasjon, analyserte brunt vann og fant ut at det ble produsert mange forbindelser som ikke eksisterte før, inkludert fire aminosyrer (forbindelser som brukes av alle organismer som cellebyggematerialer) (protein).
Millers eksperimenter viser at hvis miljøforholdene er riktige, kan organiske molekyler spontant dannes fra enkle uorganiske molekyler.
Organiske molekyler fra verdensrommet
Men noen år senere konkluderte forskerne at graden av reduksjon i den tidlige atmosfæren var lavere enn Yuri og Miller hadde forestilt seg, og at den kunne bestå av karbondioksid og nitrogen. Nye eksperimenter viser at under disse forholdene, syntese av organiske forbindelser er ubetydelig. Det er vanskelig å se for seg at en så fin suppe kan gi liv. Men så dukket løsningen på dette problemet opp, ikke fra nye eksperimenter på jorden, men ... fra verdensrommet.
I 1969 falt en meteoritt som ble dannet for 4.600 milliarder år siden nær Murchison, Australia. Etter analyse ble det funnet å inneholde en rekke organiske molekyler, inkludert aminosyrer og andre forbindelser syntetisert av Miller i laboratoriet.
På denne måten, hvis forholdene til den primitive jorden ikke er egnet for dannelse av organiske molekyler, Fremmede gjenstander kan ha brukt nok kjemikalier til å krydre jordens prebiotiske suppe og la oss se livet for første gang.
For tiden ser det ut til at eksperter igjen er tilbøyelige til den opprinnelige reduserende atmosfæren og mer tilbøyelige til Millers resultater. Derfor er det akseptabelt at hvis planetens atmosfære krymper, syntetiserer den mest sannsynlig forbindelsene som er nødvendige for liv på jorden, og hvis atmosfæren vår ruster, kan de være bidratt av meteoritter og kometkjerner.
Uansett om det startet på planeten vår eller utenfor planeten vår, har en rekke forskjellige tester vist at organiske forbindelser kan være et resultat av relativt enkle kjemiske reaksjoner.
Jeg håper at du med denne informasjonen kan lære mer om Millers eksperiment.