15 травня 1953 року 23-річний хімік опублікував у журналі Science результати життєво важливого для біології експерименту, який відкрив шлях до нової галузі наукового знання. Цим молодим чоловіком був Стенлі Л. Міллер. Його робота започаткувала дисципліну пребіотичної хімії, якою ми її знаємо сьогодні, і дала нам перші підказки щодо того, як з’явилося життя на Землі. The Експеримент Міллера Він добре відомий у світі науки.
Тому ми збираємося присвятити цю статтю, щоб розповісти вам все, що вам потрібно знати про експеримент Міллера і з чого він складається.
Первісна земля
Стенлі Міллер щойно закінчив хімію і перевівся до Чиказького університету з ідеєю докторської дисертації. За кілька місяців роботи лауреат Нобелівської премії Гарол С. Юрі поступив до коледжу, а Міллер відвідав його семінар про походження Землі та ранню атмосферу. Лекція настільки привернула Міллера, що він вирішив змінити тему дисертації і поставив Юрію на експеримент, якого він ніколи раніше не пробував.
У той час Російський біохімік Олександр I Опалін опублікував книгу під назвою «Походження життя».. У ньому він пояснив, як спонтанні хімічні процеси призводять до появи перших форм життя, які поступово розвивалися протягом мільйонів років.
Близько 4 мільярдів років тому неорганічні молекули первісної Землі реагували, щоб створити перші органічні молекули, звідси — більш складні молекули і, нарешті, перші організми.
Опарін уявляв собі первісну землю, зовсім іншу від нинішньої землі, до того як її перетворила сама істота.
Підказки з експерименту Міллера
Одна з підказок щодо того, якою була ця рання Земля, заснована на існуючих астрономічних знаннях. Якщо припустити, що Земля та інші планети Сонячної системи походять з однієї хмари газу та пилу, склад земної атмосфери може бути дуже схожий на склад таких планет, як Юпітер і Сатурн: отже, імовірно, він багатий на метан, водень і аміак. Це буде відновлювальна атмосфера з дуже низькою концентрацією кисню, тому що це пізній внесок перших фотосинтезуючих бактерій.
Поверхня землі буде занурена у воду. Океан багатий на хімічні молекули. Опарін уявляв стародавній океан як примітивний суп, багатий хімічними молекулами.
Цей ранній світ буде набагато турбулентнішим, ніж сучасний, з частими вулканічними діяльністю, частими електричними бурями та сильним сонячним випромінюванням (немає озонового шару, щоб уникнути ультрафіолетового випромінювання). Ці процеси Вони забезпечать енергію для хімічних реакцій, які відбуваються в океані і в кінцевому підсумку призведуть до появи життя.
Багато вчених, у тому числі Юрій, поділяли ці ідеї. Але це була чиста спекуляція, ніхто цього не пробував, а тим більше не перевірявся. Поки не з’явився Міллер.
Поглиблений експеримент Міллера
Міллер задумав експеримент, який перевірить гіпотезу Юрія та Опаліна та переконає Юрія виконати її. Запропонований експеримент включає змішування газів, які, як вважають, присутні в ранній атмосфері Землі - метану, аміаку, водню і водяної пари - і перевірку, чи можуть вони реагувати один з одним з утворенням органічних сполук. Необхідно переконатися, що процес проводиться в анаеробних умовах (тобто без кисню) і не залучає живих елементів, які можуть сприяти реакції.
З цієї причини він сконструював закритий скляний пристрій з колбою і трубкою, кисень не може надходити, і він стерилізував усі матеріали, щоб усунути всі форми життя. Він налив у колбу невелику кількість води, що представляла первісний океан. Він наповнив іншу колбу метаном, воднем та аміаком як вихідною атмосферою.
Внизу конденсатор дозволяє речовинам, які утворюються в атмосфері, охолоджуватися і розріджуватися за допомогою розряду, створеного двома електродами, що імітує дію блискавки.
Одного вечора Міллер провів експеримент. Коли я повернувся в лабораторію наступного ранку, вода в колбі пожовкла. Через тиждень операції, проаналізував коричневу воду і виявив, що було вироблено багато сполук, яких раніше не існувало, включаючи чотири амінокислоти (сполуки, які використовуються всіма організмами як матеріал для будівництва клітин) (білок).
Експерименти Міллера показують, що якщо умови навколишнього середовища відповідні, органічні молекули можуть спонтанно утворитися з простих неорганічних молекул.
Органічні молекули з космосу
Однак через кілька років вчені дійшли висновку, що ступінь відновлення ранньої атмосфери був нижчим, ніж уявляли Юрій і Міллер, і що вона могла складатися з вуглекислого газу та азоту. Нові експерименти показують, що за цих умов синтез органічних сполук незначний. Важко уявити, що такий чудовий суп може подарувати життя. Але потім рішення цієї проблеми з’явилося не з нових експериментів на Землі, а... з космосу.
У 1969 році поблизу Мерчісона в Австралії впав метеорит, утворений 4.600 мільярда років тому. Після аналізу було виявлено, що він містить різноманітні органічні молекули, включаючи амінокислоти та інші сполуки, синтезовані Міллером в лабораторії.
Таким чином, якщо умови первісної землі не придатні для утворення органічних молекул, Інопланетні об’єкти, можливо, використали достатньо хімічних речовин, щоб приправити земний пребіотичний суп і давайте побачимо життя вперше.
Наразі, схоже, експерти знову схиляються до вихідної відновлювальної атмосфери і більше схильні до результатів Міллера. Тому цілком допустимо, що якщо атмосфера нашої планети зменшується, то, швидше за все, вона синтезує сполуки, необхідні для життя на Землі, а якщо наша атмосфера іржавіє, це можуть бути викликані метеоритами та ядрами комет.
Проте, незалежно від того, чи почалося це на нашій планеті чи за її межами, безліч різних тестів показали, що органічні сполуки можуть бути результатом відносно простих хімічних реакцій.
Сподіваюся, що за допомогою цієї інформації ви зможете дізнатися більше про експеримент Міллера.