15 年 1953 月 23 日,一位 XNUMX 岁的化学家在《科学》杂志上发表了一项对生物学至关重要的实验结果,该实验为科学知识的新领域开辟了道路。 这个年轻人就是斯坦利·L·米勒。 他的工作开创了我们今天所知的益生元化学学科,并为我们提供了关于生命如何出现在地球上的第一条线索。 这 米勒实验 它在科学界是众所周知的。
因此,我们将专门用这篇文章来告诉您有关米勒实验及其组成的所有信息。
原始地球
斯坦利·米勒刚从化学专业毕业,带着博士论文的想法转学到芝加哥大学。 在他工作的几个月内,诺贝尔奖获得者 Harol C. Urey 进入了大学,米勒参加了他关于地球起源和早期大气的研讨会。 讲座吸引了米勒,他决定改变论文的主题,向尤里展示了一个他以前从未尝试过的实验。
那一刻 俄罗斯生物化学家亚历山大一世奥帕林出版了一本名为《生命的起源》的书. 在其中,他解释了自发的化学过程如何导致第一个生命形式的出现,这些生命形式在数百万年的时间尺度上逐渐发展起来。
大约 4 亿年前,原始地球的无机分子会发生反应,产生第一个有机分子,从这里产生更复杂的分子,最后是第一个有机体。
欧巴林设想了一片与现在的土地完全不同的原始土地,在它被生物本身改造之前。
米勒实验的线索
关于这个早期地球是什么样子的线索之一是基于现有的天文知识。 假设地球和太阳系中的其他行星来自同一个气体和尘埃云,地球大气的成分可能与木星和土星等行星的大气成分非常相似:因此, 它可能富含甲烷、氢和氨。 这将是一个氧气浓度非常低的还原气氛,因为这是第一个光合细菌的后期贡献。
地球表面将被淹没在水中。 海洋富含化学分子。 Oparin 将古老的海洋想象成一种富含化学分子的原始汤。
这个早期的世界将比今天的世界更加动荡,火山活动频繁,电风暴频繁,太阳辐射强烈(没有臭氧层可以避免紫外线辐射)。 这些过程 它们将为海洋中发生的化学反应提供能量,并最终导致生命的出现。
许多科学家,包括尤里,都分享了这些想法。 但这纯粹是猜测,没有人尝试过,更不用说经过测试了。 直到米勒出现。
米勒的深入实验
米勒设想了一个实验来检验尤里和欧帕林的假设并说服尤里执行它。 拟议的实验包括混合据信存在于早期地球大气中的气体——甲烷、氨、氢气和水蒸气——并测试它们是否可以相互反应以产生有机化合物。 您必须确保该过程在厌氧条件下进行 (即没有氧气)并且不涉及可以促进反应的活性元素。
为此,他设计了一个带有烧瓶和试管的封闭玻璃装置,氧气不能进入,他对所有材料进行消毒,以消灭所有生命形式。 他将代表原始海洋的少量水倒入一个烧瓶中。 他用甲烷、氢气和氨气填充另一个烧瓶作为原始气氛。
下面,电容器允许大气中形成的物质通过两个电极产生的放电冷却和液化,这将模拟闪电的影响。
一天晚上,米勒进行了一项实验。 第二天早上我回到实验室时,烧瓶里的水已经变黄了。 运行一周后,分析棕色水,发现产生了许多以前不存在的化合物,包括四种氨基酸(所有生物体用作细胞构建材料的化合物)(蛋白质)。
米勒的实验表明,如果环境条件合适,有机分子可以由简单的无机分子自发形成。
来自太空的有机分子
然而,几年后,科学家得出结论,早期大气的减少程度低于尤里和米勒的想象,可能由二氧化碳和氮气组成。 新的实验表明,在这些条件下, 有机化合物的合成可以忽略不计. 很难想象,这么细的汤竟然可以给人以生命。 但后来这个问题的解决方案出现了,不是来自地球上的新实验,而是……来自太空。
1969 年,一颗形成于 4.600 亿年前的陨石坠落在澳大利亚默奇森附近。 经过分析,发现里面含有多种有机分子,包括氨基酸和其他由米勒在实验室合成的化合物。
这样,如果原始地球的条件不适合有机分子的形成, 外星物体可能使用了足够的化学物质来调味地球的益生元汤 让我们第一次看到生活。
目前,专家们似乎又倾向于原来的还原气氛,更倾向于米勒的结果。 因此,可以接受的是,如果我们星球的大气层正在缩小,很可能合成了地球上生命所必需的化合物,而如果我们的大气层正在生锈,它们可能是由陨石和彗星核贡献的。
然而,无论它是在我们的星球上还是在我们的星球外,大量不同的测试表明,有机化合物可能是相对简单的化学反应的结果。
我希望通过这些信息,您可以更多地了解米勒的实验。