Den 15 maj 1953 publicerade en 23-årig kemist i tidskriften Science resultaten av ett experiment som var avgörande för biologin som öppnade vägen för ett nytt vetenskapligt kunskapsområde. Den här unge mannen var Stanley L. Miller. Hans arbete var pionjär inom disciplinen prebiotisk kemi som vi känner den idag och gav oss de första ledtrådarna om hur livet uppstod på jorden. De Miller experiment Det är välkänt i vetenskapens värld.
Därför kommer vi att ägna den här artikeln till att berätta allt du behöver veta om Millers experiment och vad det består av.
Primitiv jord
Stanley Miller hade precis tagit examen från kemi och flyttat till University of Chicago med tanken på en doktorsavhandling. Inom några månader efter sitt jobb kom Nobelpristagaren Harol C. Urey till college och Miller deltog i hans seminarium om jordens ursprung och den tidiga atmosfären. Föreläsningen lockade Miller så mycket att han bestämde sig för att byta ämne för avhandlingen och presenterade Yuri för ett experiment som han aldrig hade provat tidigare.
Vid den tiden Den ryske biokemisten Alexander I Opalin publicerade en bok med titeln "The Origin of Life". I den förklarade han hur spontana kemiska processer leder till uppkomsten av de första livsformerna, som gradvis har utvecklats under en tidsskala på miljontals år.
För cirka 4 miljarder år sedan skulle den primitiva jordens oorganiska molekyler reagera för att producera de första organiska molekylerna, härifrån mer komplexa molekyler och slutligen de första organismerna.
Oparin föreställde sig ett primitivt land som var helt annorlunda än det nuvarande landet, innan det förvandlades av varelsen själv.
Ledtrådar från Millers experiment
En av ledtrådarna om hur denna tidiga jord såg ut är baserad på befintlig astronomisk kunskap. Om vi antar att jorden och andra planeter i solsystemet kommer från samma moln av gas och damm, kan sammansättningen av jordens atmosfär vara mycket lik den hos planeter som Jupiter och Saturnus: därför, den är sannolikt rik på metan, väte och ammoniak. Detta kommer att vara en reducerande atmosfär med en mycket låg syrekoncentration eftersom detta är det sena bidraget från de första fotosyntetiska bakterierna.
Jordens yta kommer att vara nedsänkt i vatten. Havet är rikt på kemiska molekyler. Oparin föreställde sig det antika havet som en primitiv soppa rik på kemiska molekyler.
Denna tidiga värld kommer att vara mycket mer turbulent än dagens värld, med frekvent vulkanisk aktivitet, frekventa elektriska stormar och stark solstrålning (det finns inget ozonskikt för att undvika ultraviolett strålning). Dessa processer De kommer att ge energi för kemiska reaktioner som äger rum i havet och kommer i slutändan att leda till att liv uppstår.
Många forskare, inklusive Yuri, har delat dessa idéer. Men det var rena spekulationer, ingen hade testat det, än mindre hade det testats. Tills Miller dök upp.
Millers experiment på djupet
Miller föreställde sig ett experiment som skulle testa Yuri och Opalins hypotes och övertala Yuri att utföra den. Det föreslagna experimentet går ut på att blanda gaser som tros finnas närvarande i den tidiga jordens atmosfär - metan, ammoniak, väte och vattenånga - och testa om de kan reagera med varandra för att producera organiska föreningar. Du måste se till att processen utförs under anaeroba förhållanden (det vill säga utan syre) och involverar inte levande element som kan främja reaktionen.
Av denna anledning designade han en sluten glasanordning med en kolv och rör, syre kan inte komma in, och han steriliserade allt material för att eliminera alla livsformer. Han hällde en liten mängd vatten som representerade urhavet i en kolv. Han fyllde en annan kolv med metan, väte och ammoniak som den ursprungliga atmosfären.
Nedan tillåter kondensatorn ämnen som bildas i atmosfären att svalna och bli flytande genom urladdningen som genereras av de två elektroderna, vilket kommer att simulera effekterna av blixten.
Miller körde ett experiment en natt. När jag kom tillbaka till labbet nästa morgon hade vattnet i kolven blivit gult. Efter en veckas operation, analyserade brunt vatten och fann att många föreningar producerades som inte fanns tidigare, inklusive fyra aminosyror (föreningar som används av alla organismer som cellbyggnadsmaterial) (protein).
Millers experiment visar att om miljöförhållandena är rätt kan organiska molekyler spontant bildas från enkla oorganiska molekyler.
Organiska molekyler från rymden
Men några år senare drog forskarna slutsatsen att graden av reduktion i den tidiga atmosfären var lägre än vad Yuri och Miller hade föreställt sig, och att den kunde bestå av koldioxid och kväve. Nya experiment visar att under dessa förhållanden, syntesen av organiska föreningar är försumbar. Det är svårt att föreställa sig att en så fin soppa kan ge liv. Men sedan dök lösningen på detta problem upp, inte från nya experiment på jorden, utan ... från rymden.
1969 föll en meteorit som bildades för 4.600 miljarder år sedan nära Murchison, Australien. Efter analys visade det sig innehålla en mängd olika organiska molekyler, inklusive aminosyror och andra föreningar syntetiserade av Miller i laboratoriet.
På detta sätt, om förhållandena för den primitiva jorden inte är lämpliga för bildandet av organiska molekyler, Främmande föremål kan ha använt tillräckligt med kemikalier för att krydda jordens prebiotiska soppa och låt oss se livet för första gången.
För närvarande verkar experter återigen vara benägna till den ursprungliga reducerande atmosfären och mer benägna till Millers resultat. Därför är det acceptabelt att om vår planets atmosfär krymper, syntetiserar den med största sannolikhet de föreningar som är nödvändiga för liv på jorden, och om vår atmosfär rostar kan de bidra med meteoriter och kometkärnor.
Men oavsett om det började på vår planet eller utanför vår planet, har en mängd olika tester visat att organiska föreningar kan vara resultatet av relativt enkla kemiska reaktioner.
Jag hoppas att du med denna information kan lära dig mer om Millers experiment.