Adepții lui Stanley Miller, care a efectuat experimente celebre în anii 50 pentru a simula sinteza materiei organice în atmosfera primară a Pământului, s-au îndreptat din nou către rezultatele experimentelor vechi. Ei au examinat materialele rămase din acei ani folosind cele mai recente metode. S-a dovedit că în experimente care simulează emisiile de abur vulcanic amestec de gaze, au fost sintetizate o gamă largă de aminoacizi și alți compuși organici. Diversitatea lor s-a dovedit a fi mai mare decât se imagina în anii 50. Acest rezultat concentrează atenția cercetătorilor moderni asupra condițiilor de sinteză și acumulare a organicelor primare cu molecule înalte: sinteza ar putea fi activată în zonele de erupții, iar cenușa vulcanică și tuful ar putea deveni un rezervor de molecule biologice.
Rezultatele au fost publicate în revista Science în mai 1953. celebru experiment despre sinteza compușilor cu molecule înalte din metan, amoniac și hidrogen sub influența descărcărilor electrice (vezi Stanley L. Miller. A Production of Amino Acids Under Possible Primitive Earth Conditions (PDF, 690 Kb) // Science. 1953. V 117. P. 528). Configurația experimentală a fost un sistem de baloane în care circulau vapori de apă. O descărcare electrică a fost generată într-un balon mare pe electrozi de wolfram. Experimentul a durat o săptămână, după care apa din balon a căpătat o nuanță galben-maro și a devenit uleioasă.
Miller a analizat compoziția materiei organice folosind cromatografia pe hârtie, o metodă care abia intrase în uz printre biologi și chimiști. Miller a descoperit glicina, alanina și alți aminoacizi în soluție. În același timp, experimente similare au fost efectuate de Kenneth Alfred Wilde (vezi Kenneth A. Wilde, Bruno J. Zwolinski, Ransom B. Parlin. The Reaction Occurring in CO 2 –H 2 O Mixtures in a High-Frequency Electric Arc ( PDF, 380 Kb) // Știință 10 iulie 1953. V. 118. P. 43–44) cu diferența că în loc de un amestec de gaze cu proprietăți reducătoare, balonul conținea dioxid de carbon - un agent oxidant. Spre deosebire de Miller, Wild nu a obținut niciun rezultat semnificativ. Miller și mulți oameni de știință după el au presupus mai degrabă o atmosferă reducătoare decât oxidantă la începutul existenței Pământului. Lanțul logic al raționamentului lor a fost următorul: ne aflăm în poziția în care viața își are originea pe Pământ; aceasta necesita substanțe organice; trebuie să fi fost produsul sintezei pământești; dacă sinteza are loc într-o atmosferă reducătoare, dar nu are loc într-o atmosferă oxidantă, atunci atmosfera primară era reducătoare.
Pe lângă ipoteza unei atmosfere reducătoare pe Pământul timpuriu, experimentele lui Miller demonstrează și posibilitatea fundamentală a sintezei spontane a moleculelor biologice necesare din componente simple. Această ipoteză a primit sprijin serios după experimentul lui Juan Oro (Joan Oró; vezi J. Oró. Mecanism of Synthesis of Adenine from Hydrogen Cyanide under Possible Primitive Earth Conditions // Nature. 16 September 1961. V. 191. P. 1193–1194). ), care în 1961 a introdus acidul cianhidric în instalația lui Miller și a obținut nucleotida adenină, una dintre cele patru baze ale moleculelor de ADN și ARN. Posibilitatea sintezei spontane a materiei organice cu molecule înalte, inclusiv nucleotide și aminoacizi, a devenit un sprijin puternic pentru teoria lui Oparin privind generarea spontană a vieții în supa primordială.
De la aceste experimente a trecut o întreagă eră biologică. Atitudinea față de teoria supei primordiale a devenit mai precaută. În ultima jumătate de secol, oamenii de știință nu au reușit să vină cu un mecanism pentru sinteza selectivă a moleculelor chirale în natura neînsuflețită și moștenirea acestui mecanism în organismele vii. Ideea unei atmosfere reducătoare pe Pământul timpuriu a fost, de asemenea, puternic criticată. Nu a existat o soluție la întrebarea principală: cum a apărut o creatură vie care se reproduce singur din moleculele nevii? Au apărut argumente pentru teoria originii extraterestre a vieții.
Cu toate acestea, în ultimii ani oamenii de știință au obținut un succes tangibil în dezvoltarea teoriei originii vieții din materia anorganică. Principalele realizări în această direcție sunt, în primul rând, descoperirea rolului ARN-ului în dezvoltarea catalizei bioorganice; Teoria lumii ARN ne aduce mai aproape de răspunsul la întrebarea cum s-au format sistemele vii din materie organică nevii. În al doilea rând, descoperirea funcțiilor catalitice ale mineralelor naturale anorganice în reacțiile de sinteză organică cu molecul înalt, dovadă a rolului cel mai important al cationilor metalici în metabolismul viețuitoarelor. În al treilea rând, dovezi pentru sinteza selectivă a izomerilor chirali în condiții naturale terestre (vezi, de exemplu, Discovered mod nou obţinerea de molecule organice”, „Elemente”, 10/06/2008). Cu alte cuvinte, teoria abiogenezei a primit noi justificări.
Din această perspectivă, rezultatele unei reexaminări a materialelor rămase din vechile experimente ale lui Miller, care erau încă depozitate, destul de ciudat, în baloane închise în laboratorul său, sunt interesante. În anii 50, Stanley Miller a efectuat trei experimente care simulau diverse opțiuni condiţiile de origine a vieţii. Cea mai cunoscută dintre ele, inclusă în toate manualele școlare, este formarea de biomolecule atunci când descărcările electrice sunt trecute prin abur. Balonul a simulat condițiile pentru evaporarea apei peste ocean în timpul furtunilor. Al doilea este formarea de biomolecule în timpul ionizării slabe a gazelor - în timpul așa-numitei descărcări silențioase. A fost un model al atmosferei ionizate, bogate în abur, a Pământului timpuriu. În cel de-al treilea experiment, aburul a fost furnizat sub presiune mare, intrând în balon sub formă de jeturi puternice, prin care treceau descărcări electrice, ca în primul caz. Acest eveniment a simulat emisiile vulcanice și formarea de aerosoli vulcanici fierbinți. Biologii s-au bazat doar pe rezultatele primului, cel mai de succes experiment, deoarece în celelalte două experimente s-a sintetizat puțină materie organică, iar varietatea de aminoacizi și alți compuși a fost mică.
Re-studiul acestor materiale după moartea lui Miller în 2007 a fost întreprins de specialiști din America și Mexic - de la Universitatea Indiana (Bloomington), Instituția Carnegie (Washington), Departamentul de Cercetare sistem solar Goddard Space Flight Center (Greenbelt), Scripps Institution of Oceanography (La Jolla, California) și Universidad Independant de Mexico (Mexico City). Aveau la dispoziție 11 baloane, etichetate corespunzător de Miller. Toate au conținut materiale uscate din al treilea experiment, cel care a simulat emisiile vulcanice. Oamenii de știință au diluat precipitatul cu apă distilată și au analizat amestecul, utilizând acum cromatografie lichidă de înaltă performanță și spectrometrie de masă. Metodele moderne au relevat o mare diversitate de molecule „biologice”. S-a dovedit a fi chiar mai mare decât în primul experiment. În mod evident, metodele de cromatografie pe hârtie sunt mai puțin sensibile decât cromatografia lichidă, astfel încât acei compuși care erau prezenți în concentrații scăzute au fost acum identificați.
Se pare că noile rezultate ale vechiului experiment vor fi luate în considerare de către biochimiști, microbiologi și vulcanologi. Emisiile vulcanice sunt aerosoli care conțin 96-98% apă și care conțin amoniac, azot, monoxid de carbon, metan. În emisiile vulcanice există întotdeauna concentrație mare există compuși metalici - fier, mangan, cupru, zinc, nichel etc., care participă la reacții enzimatice în sistemele vii. Cenușa și tufurile vulcanice, după cum au arătat numeroase experimente, stimulează creșterea microflorei atât anaerobe, cât și aerobe. Mai mult, nici măcar nu este necesar să adăugați diverse vitale elementele necesare- bacteriile înseși le vor extrage din el. ÎN timpuri străvechi sinteza suplimentară a materiei organice ar putea contribui indirect la creșterea vieții pe substraturi magmatice. În plus, chimia aerosolilor este un domeniu slab studiat, astfel încât rezultatul sintezei aerosolilor de molecule biologice cu greutate moleculară mare este cu atât mai interesant. În acest sens, chimiștii și vulcanologii pot aduce o contribuție semnificativă la discutarea problemei originii vieții pământești.
Autorii raportului notează că versiunea atmosferei reducătoare a Pământului timpuriu este acum pusă la îndoială. Cu toate acestea, emisiile vulcanice și furtunile sunt un fenomen constant pe Pământ, în epoci antice intensitatea ambelor a fost probabil mai mare decât în lumea modernă. Prin urmare, indiferent de atmosfera de pe Pământul arhean și proterozoic, erupțiile vulcanice creează întotdeauna condiții pentru sinteza moleculelor biologice.
Surse:
1) Adam P. Johnson, H. James Cleaves, Jason P. Dworkin, Daniel P. Glavin, Antonio Lazcano, Jeffrey L. Bada. Experimentul de descărcare a scânteii vulcanice Miller // Știință. 17 octombrie 2008. V. 322. P. 404. DOI: 10.1126/science.1161527.
2) Jeffrey L. Bada, Antonio Lazcano. Supa prebiotică - Revizuirea experimentului Miller // Știință. 2 mai 2003. V. 300. P. 745–746. DOI: 10.1126/science.1085145.
Vezi și:
V. N. Parmon. Nou în teoria apariției vieții, „Chimie și viață” nr. 5, 2005.
Experimentul Miller-Urey este un experiment clasic bine-cunoscut care a simulat condiții ipotetice în timpul dezvoltării timpurii a Pământului pentru a testa posibilitatea evoluției chimice. Dirijată în 1953 de Stanley Miller și Harold Urey. Aparatul proiectat pentru experiment a inclus un amestec de gaze corespunzător ideilor de atunci despre compoziția atmosferei Pământului timpuriu și prin el treceau descărcări electrice.
Experimentul Miller-Urey este considerat unul dintre cele mai importante experimente în studierea originii vieții pe Pământ. Analiza primară a arătat prezența a 5 aminoacizi în amestecul final. Cu toate acestea, o reanaliza mai precisă publicată în 2008 a arătat că experimentul a dus la formarea a 22 de aminoacizi.
Descrierea experimentului
Aparat asamblat a constat din două baloane conectate prin tuburi de sticlă într-un ciclu. Gazul care umple sistemul a fost un amestec de metan (CH4), amoniac (NH3), hidrogen (H2) și monoxid de carbon (CO). Un balon a fost umplut pe jumătate cu apă, care s-a evaporat când a fost încălzită, iar vaporii de apă au căzut în balonul superior, unde s-au aplicat descărcări electrice folosind electrozi, simulând descărcări de fulgere pe Pământul timpuriu. Printr-un tub răcit, aburul condensat a revenit în balonul inferior, asigurând o circulație constantă.
După o săptămână de ciclism continuu, Miller și Urey au descoperit că 10-15% din carbon s-a transformat în formă organică. Aproximativ 2% din carbon a ajuns sub formă de aminoacizi, glicina fiind cea mai abundentă. Au fost descoperite și zaharuri, lipide și precursori ai acizilor nucleici. Experimentul a fost repetat de mai multe ori în 1953-1954. Miller a folosit două versiuni ale aparatului, dintre care una, așa-numita. „vulcanic”, avea o anumită constricție în tub, ceea ce a dus la un flux accelerat de vapori de apă prin balonul de descărcare, care, în opinia sa, simula mai bine activitatea vulcanică. Interesant este că o reanaliza a mostrelor lui Miller, efectuată 50 de ani mai târziu de către profesor și fostul său angajat Jeffrey L. Bada, folosind metode moderne cercetări, au găsit 22 de aminoacizi în probele din aparatul „vulcanic”, adică mult mai mult decât se credea anterior.
Miller și Urey și-au bazat experimentele pe idei din anii 1950 despre posibila compoziție a atmosferei Pământului. După experimentele lor, mulți cercetători au efectuat experimente similare în diferite modificări. S-a demonstrat că chiar și modificări mici ale condițiilor de proces și ale compoziției amestecului de gaze (de exemplu, adăugarea de azot sau oxigen) ar putea duce la modificări foarte semnificative atât în moleculele organice rezultate, cât și în eficiența procesului de sinteză a acestora în sine. . În prezent, problema posibilei compoziții a atmosferei terestre primare rămâne deschisă. Cu toate acestea, se crede că activitatea vulcanică ridicată din acea vreme a contribuit și la eliberarea unor componente precum dioxid de carbon (CO2), azot, hidrogen sulfurat (H2S), dioxid de sulf (SO2).
Critica concluziilor experimentului
Concluziile despre posibilitatea evoluției chimice extrase din acest experiment au fost criticate.
După cum devine clar, unul dintre principalele argumente ale criticilor este lipsa chiralității uniforme a aminoacizilor sintetizați. Într-adevăr, aminoacizii rezultați au fost un amestec aproape egal de stereoizomeri, în timp ce aminoacizii de origine biologică, inclusiv cei incluși în proteine, se caracterizează prin predominanța unuia dintre stereoizomeri. Din acest motiv, sinteza ulterioară a substanțelor organice complexe care stau la baza vieții direct din amestecul rezultat este dificilă. Potrivit criticilor, deși sinteza celor mai importante substanțe organice a fost clar demonstrată, concluzia de anvergură despre posibilitatea evoluției chimice extrasă direct din această experiență nu este pe deplin justificată.
Mult mai târziu, în 2001, Alan Saghatelyan a arătat că sistemele de peptide autoreplicabile sunt capabile să amplifice eficient moleculele cu o anumită rotație într-un amestec racemic, arătând astfel că predominanța unuia dintre stereoizomeri ar putea apărea în mod natural. În plus, s-a demonstrat că există o posibilitate de apariție spontană a chiralității în reacțiile chimice obișnuite, sunt cunoscute și metode pentru sinteza unui număr de stereoizomeri, inclusiv hidrocarburi și aminoacizi, în prezența catalizatorilor optic activi; Cu toate acestea, nimic de acest fel nu sa întâmplat în mod explicit în acest experiment.
Ei încearcă să rezolve problema chiralității în alte moduri, în special, prin teoria introducerii materiei organice de către meteoriți.
Biochimistul Robert Shapiro a subliniat că aminoacizii sintetizați de Miller și Urey sunt molecule semnificativ mai puțin complexe decât nucleotidele. Cel mai simplu dintre cei 20 de aminoacizi care alcătuiesc proteinele naturale are doar doi atomi de carbon, iar 17 aminoacizi din același set au șase sau mai mulți. Aminoacizii și alte molecule sintetizate de Miller și Urey nu conțineau mai mult de trei atomi de carbon. Și nucleotidele nu s-au format niciodată în timpul unor astfel de experimente.
La mijlocul secolului trecut, omul de știință de la Universitatea din Chicago, Stanley Miller, a încercat să sintetizeze în laborator molecule organice din cele anorganice. A amestecat vapori de apă, amoniac (NH3), metan (CH4) într-un balon și a trecut electricitatea prin acest mediu. Drept urmare, Miller a obținut patru tipuri de aminoacizi din douăzeci, care sunt elementele constitutive ale proteinei (proteinei). Și proteinele, după cum știți, sunt componente integrante ale celulelor care alcătuiesc orice organism. Astfel, potrivit unor susținători ai evoluției, faptul apariției accidentale a vieții pe Pământ a fost demonstrat experimental. De ce unii?
Orez. Experiența lui Miller
Cert este că acest experiment are o serie de neajunsuri semnificative, care, deși nu sunt promovate, sunt recunoscute de unii evoluționişti.
1. Cu un efort considerabil, Miller a obținut în mod artificial doar patru tipuri de aminoacizi din cele douăzeci necesare implicate în crearea proteinelor.
2. Substanțele folosite în experiment ar fi constituit un bulion fără viață care se afla în acel moment pe suprafața planetei noastre. Iar descărcarea electrică trecută prin substanță a simulat furtuni care ar putea exista în atmosfera tânărului Pământ. Cu toate acestea, experimentatorul a creat condiții care erau departe de a fi chiar realități imaginare. Pe parcursul unei săptămâni, a trecut o descărcare printr-un mediu, deși fulgerul este de natură o singură dată, de scurtă durată și foarte rar lovește același loc. În același timp, omul de știință a izolat imediat produsele de reacție rezultate, protejându-i de expunerea ulterioară la electricitate, deoarece știa că descărcările vor rupe legăturile rezultate.
3. Producerea de aminoacizi ca atare nu este încă o dovadă a posibilității de generare spontană a vieții, deoarece proteina constă dintr-o secvență complexă de aminoacizi interconectați (care va fi discutată mai jos). Mai mult, aminoacizii obținuți de Miller în practică nu ar putea să formeze o proteină din cauza așa-numitei probleme de chiralitate. Adică, în urma experimentului, au fost obținuți aminoacizi cu diferite rotații (orientări) față de axa imaginară, ceea ce face aproape imposibilă combinarea lor într-o proteină „vie”.
4. În urma experimentului, Miller a obținut nu numai componente proteice în sedimentul izolat. Principalii produși ai reacției chimice au fost formaldehida, diverși acizi (inclusiv cianhidric, acetic, formic) și substanțe asemănătoare păcurului, iar aminoacizii au reprezentat doar aproximativ 2%. Este imposibil de imaginat că într-un astfel de amestec caustic de aminoacizi s-ar putea forma o proteină și apoi a început să apară acolo o celulă „vie”, deoarece acest mediu ar otrăvi orice reacție biochimică.
5. Amoniacul (NH 3) nu ar putea fi pe Pământ în asemenea cantități, deoarece acest gaz este distrus sub influența razelor ultraviolete.
6. Metanul (CH4) nu a fost găsit în alumina sedimentară antică.
7. La configurarea experimentului, oxigenul nu a fost luat în considerare. Oamenii de știință materialiști cred că la momentul originii vieții pe planeta noastră nu exista oxigen în atmosfera sa. Faptul este că oxigenul ar distruge imediat orice legături organice care au apărut. Între timp, astăzi geologii găsesc pietre oxidate la adâncimi mari, ceea ce demonstrează prezența constantă a oxigenului în atmosfera Pământului.
De ce a insistat Miller pe acest amestec de gaze la un moment dat? Răspunsul este simplu: fără substanțele chimice utilizate în experiment, formarea aminoacizilor este imposibilă și, prin urmare, apariția proteinelor este imposibilă. Evoluţioniştii, atunci când îşi argumentează ipotezele, profită adesea de faptul că nu există nicio modalitate de a-şi testa presupunerile ştiinţifice. La urma urmei, nu există martori vii care ar putea confirma sau infirma ceea ce se presupune că s-a întâmplat cu milioane și miliarde de ani în urmă. Dar, după cum am văzut și vom continua să observăm, chiar și fără aceasta există suficiente dovezi care resping teoriile materialiștilor.
După Miller, alți cercetători i-au repetat experiența, schimbând condițiile de reacție și au obținut și componente organice, chiar și în cantități mai mari decât ale lui Miller. Dar problemele de mai sus se aplică și rezultatelor experimentelor lor. În general, chiar dacă ne imaginăm că aminoacizii au fost formați accidental din substanțe anorganice și cumva combinați în proteine, atunci acest fapt nu va fi o dovadă a generării spontane a vieții. La urma urmei, proteinele unei celule vii pot fi comparate cu cărămizile unei case. Este clar că, pe lângă cărămizi, pentru a ridica o structură aveți nevoie de: un proiect de construcție, șantier de construcție, utilaje de constructii pentru mutarea caramizilor, energie, alte materiale de constructii, furnizori, maistri, muncitori, inspectori primitori etc.
Acum haideți, fără a intra în detalii, să luăm în considerare structura celulei pentru a înțelege cât de extrem de complexă este aceasta, ceea ce înseamnă că nu ar fi putut apărea ca urmare a unei combinații aleatorii de substanțe anorganice.
Despre de ce s-ar putea să nu vă placă experimentele, despre beneficiile seminariilor, despre noblețea unui supraveghetor științific și despre apariția unui lucru viu în fundal război rece Vorbim despre asta în secțiunea „Istoria științei”.
Stanley Miller s-a născut în 1930 în familia unui avocat și a unui profesor de școală. Încă din copilărie, băiatului i-a plăcut să citească, a studiat bine, a iubit natura și a făcut drumeții cu cercetașii. În urma fratelui său, a intrat la Universitatea din California, la fel ca el, pentru a studia chimia. După ce a terminat cu ușurință cursul universitar, s-a mutat la Universitatea din Chicago, care i-a oferit un post de asistent (după moartea tatălui său, nu și-a mai putut permite să studieze pur și simplu). A început o lungă și dificilă căutare a unui subiect pentru munca in continuare, locuri în care să-ți aplici cunoștințele și mintea strălucitoare.
Considerând că experimentele sunt „goale, consumatoare de timp și nu atât de importante” (sau poate doar scumpe), Miller a apelat la probleme teoretice. Unul dintre profesorii a căror activitate i-a atras atenția lui Miller a fost Edward Teller, care a studiat sinteza. elemente chimiceîn stele.
Totuși, Stanley Miller despre care vorbim astăzi s-a „născut” în toamna anului 1951, când a început să participe la seminarii cu profesorul Harold Urey, la acea vreme deja laureat al Premiului Nobel (pentru descoperirea deuteriului). În acel moment, Yuri devenise interesat de cosmochimie, evoluția elementelor chimice în stele și planete și a făcut o presupunere cu privire la compoziția atmosferei timpurii a Pământului. El credea că sinteza substanțelor organice este posibilă în medii asemănătoare celei antice atmosfera pământului. Aceste idei l-au fascinat pe Miller (atât de mult încât și-a amintit detaliile prelegerilor zeci de ani mai târziu) și și-a dus cercetările la Urey.
Harold Urey
Wikimedia Commons
Astfel, Miller a abordat o problemă care a atras mulți oameni de știință. William Harvey, Francesco Redi, Louis Pasteur, Lazzaro Spallanzani, Jacob Berzelius, Friedrich Wöhler s-au certat dacă lucrurile vii ar putea apărea din lucruri nevii (și nici măcar nu este vorba despre toți despre care am scris deja în Istoria științei).
Controversa nu s-a potolit în secolul al XX-lea. Compatriotul nostru, Alexander Oparin, a adus o mare contribuție aici. În anii 1920, a publicat un articol „Despre originea vieții”, în care și-a conturat teoria despre originea vieții din „supa primordială”. Oparin a sugerat că apariția substanțelor organice este posibilă în zonele cu concentrație crescută de compuși cu molecul mare. Când astfel de zone au dobândit o coajă care le-a despărțit parțial de mediu, s-au transformat în picături coacervate - un concept cheie al teoriei Oparin-Haldane (în același timp, idei similare au fost dezvoltate de biologul britanic John Haldane). În interiorul acestor picături se pot forma substanțe organice simple, urmate de compuși complecși: proteine, aminoacizi. Substante absorbante din mediu extern, picăturile pot crește și se pot împărți.
Cu toate acestea, să revenim la Miller. Entuziasmul și dorința lui de a organiza un fel de experiment și de a testa teoria nu au găsit simpatia lui Yuri la început: un student absolvent nu ar trebui să se aventureze în necunoscut, este mai bine dacă face ceva mai simplu. În cele din urmă, profesorul a cedat, dar i-a dat lui Miller un an. Nu vor fi rezultate, subiectul va trebui schimbat.
Miller s-a pus pe treabă: a luat datele lui Urey privind compoziția atmosferei timpurii și a sugerat că sinteza compușilor necesari pentru apariția vieții ar putea fi stimulată de o descărcare electrică (se crede că fulgerul nu era neobișnuit pe Pământ în vremurile străvechi. ). Configurația a constat din două baloane conectate prin tuburi de sticlă. În balonul inferior era lichid și în balonul superior un amestec de gaze: metan, amoniac și hidrogen - și abur. Electrozii au fost, de asemenea, conectați la balonul superior, creând o descărcare electrică. ÎN locuri diferite acest sistem a fost încălzit și răcit, iar substanța a circulat continuu.
Experimentul Miller-Urey
Wikimedia Commons
O săptămână mai târziu, experimentul a fost oprit și balonul cu lichidul răcit a fost îndepărtat. Miller a descoperit că 10-15% din carbon a fost transformat în formă organică. Folosind cromatografia pe hârtie, a observat urme de glicină (au apărut în a doua zi a experimentului), acid alfa și beta aminopropionic, acid aspartic și alfa aminobutiric.
Miller i-a arătat lui Urey aceste rezultate modeste, dar atât de semnificative (au dovedit posibilitatea apariției materiei organice în condițiile Pământului timpuriu), iar oamenii de știință, deși nu fără probleme, le-au publicat în revista Science. Numai Miller a fost enumerat ca autor, altfel, se temea Yuri, toată atenția s-ar îndrepta către el, laureatul Nobel, și nu către adevăratul autor al descoperirii.
După publicare, Miller și Urey și-au continuat experimentele, verificând și extinzând rezultatele. Ei au identificat încă nouă aminoacizi care apar în aceleași condiții, plus apariția a mai mulți a fost discutabilă. În plus, au găsit hidroxiacizi. Alte laboratoare au început să repete aceste experimente, încercând diferite condiții.
Oparin, care avea aproape 60 de ani la acea vreme, nu a crezut imediat rezultatele experimentelor. Cu toate acestea, câțiva ani mai târziu, l-a invitat pe Miller în Uniunea Sovietică. În contextul Războiului Rece, aceasta nu a fost o decizie ușoară pentru Miller. A apelat la Urey pentru un sfat, iar acesta, judecând după scrisoarea sa, i-a fost mai frică de reacția susținătorilor lui McCarthy (senatorul care i-a persecutat pe „comuniști”) decât din partea autorităților sovietice. Miller a acceptat invitația și totul a mers bine.
În 1983 a primit medalia numită după A.I. Oparin, premiat de către Societatea Științifică Internațională pentru Studiul Originii Vieții, iar mai târziu a devenit președintele acesteia (cum a făcut însuși Oparin odată). Miller a lucrat în domeniul pe care l-a ales cândva, sinteza compușilor organici, pentru tot restul vieții. După moartea sa, experimentul a fost repetat, aflându-se că în acest fel se putea obține nu cinci, ci până la 22 de aminoacizi.
Moleculele necesare vieții ar fi putut apărea în timpul reactii chimiceîn zorii dezvoltării Pământului.
Acum 4,5 miliarde de ani, când a apărut Pământul, era o minge fierbinte, fără viață. Astăzi, pe ea se găsesc din abundență diferite forme de viață. În acest sens, se pune întrebarea: ce schimbări au avut loc pe planeta noastră din momentul formării ei până în prezent și, cel mai important, cum au apărut moleculele care formează organismele vii pe un Pământ fără viață? În 1953, la Universitatea din Chicago a fost efectuat un experiment care a devenit acum un clasic. El le-a arătat oamenilor de știință modalitatea de a răspunde la această întrebare fundamentală.
În 1953, Harold Urey era deja laureat al Premiului Nobel, iar Stanley Miller era doar studentul său absolvent. Ideea experimentului lui Miller a fost simplă: într-un laborator de subsol el a reprodus atmosfera pământ străvechi, cum a fost conform oamenilor de știință și am urmărit din lateral ce se întâmplă. Cu sprijinul lui Yuri, a asamblat un aparat simplu dintr-un balon sferic de sticlă și tuburi, în care substanțele evaporate circulau în circuit închis, se răceau și intrau din nou în balon. Miller a umplut vasul cu gaze despre care Urey și biochimistul rus Alexander Oparin (1894–1980) credeau că sunt prezente în atmosferă în zorii formării Pământului - vapori de apă, hidrogen, metan și amoniac. Pentru a simula căldura solară, Miller a încălzit balonul pe un arzător Bunsen și, pentru a obține un analog al fulgerelor, a introdus doi electrozi într-un tub de sticlă. Conform planului său, materialul, care se evapora din balon, trebuia să intre în tub și să fie expus unei descărcări electrice de scânteie. După aceasta, materialul a trebuit să se răcească și să se întoarcă în balon, unde întregul ciclu a început din nou.
După două săptămâni de funcționare a sistemului, lichidul din balon a început să capete o nuanță roșu-maro închis. Miller a analizat acest lichid și a descoperit în el aminoacizi - unitățile structurale de bază ale proteinelor. Acest lucru a oferit oamenilor de știință posibilitatea de a studia originile vieții din punctul de vedere al proceselor chimice de bază. Din 1953, versiunile sofisticate ale experimentului Miller-Urey, așa cum a devenit cunoscut de atunci, au produs tot felul de molecule biologice - inclusiv proteine complexe esențiale pentru metabolismul celular și molecule grase numite lipide care formează membranele celulare. Aparent, același rezultat ar putea fi obținut prin utilizarea altor surse de energie în loc de descărcări electrice - de exemplu, căldură și radiații ultraviolete. Deci, nu există nicio îndoială că toate componentele necesare asamblarii unei celule ar fi putut fi obținute în reacții chimice care au avut loc pe Pământ în vremuri străvechi.
Valoarea experimentului Miller-Urey este că a arătat că fulgerele din atmosfera Pământului antic de-a lungul a câteva sute de milioane de ani ar fi putut cauza formarea de molecule organice care au căzut odată cu ploaie în „supa primordială” ( vezi si Teoria evoluției). Până acum, reacțiile chimice neidentificate care au loc în acest „bulion” ar putea duce la formarea primelor celule vii. În ultimii ani, au apărut întrebări serioase cu privire la modul în care s-au desfășurat aceste evenimente, în special a fost pusă sub semnul întrebării prezența amoniacului în atmosfera Pământului antic. În plus, au fost propuse mai multe scenarii alternative care ar putea duce la formarea primei celule, variind de la activitatea enzimatică a moleculei biochimice de ARN până la simplu. procese chimiceîn adâncurile oceanului. Unii oameni de știință chiar sugerează că originea vieții are ceva de-a face noua stiinta despre sistemele adaptative complexe și că este posibil ca viața să fie o proprietate neașteptată a materiei care apare brusc la un anumit moment și să fie absentă din ea. componente. În zilele noastre, această zonă de cunoaștere se confruntă cu o perioadă de dezvoltare rapidă, apar și sunt testate în ea diverse ipoteze. Din acest vârtej de ipoteze ar trebui să iasă o teorie despre cum au apărut strămoșii noștri cei mai îndepărtați.
Vezi și:
1953 |
Stanley Lloyd Miller, n. 1930
chimist american. Născut în Oakland, California, a fost educat la Universitatea din California din Berkeley și la Universitatea din Chicago. Din 1960 activitate profesională Miller a fost asociat în principal cu Universitatea din California, San Diego, unde a lucrat ca profesor de chimie. Pentru munca sa la experimentul Miller-Urey, i s-a acordat titlul de cercetător la Institutul de Tehnologie din California.
Harold Clayton Urey, 1893-1981
chimist american. Născut în Walkerton, Indiana, fiul unui ministru. A studiat zoologia la Montana State University și a primit un doctorat în chimie la Universitatea din California, Berkeley. A fost primul care a folosit metode fizice în chimie și în 1934 a primit Premiul Nobel pentru Chimie pentru descoperirea deuteriului, un izotop greu al hidrogenului. Mai târziu, munca sa a fost legată în principal de studiul diferențelor în vitezele reacțiilor chimice atunci când se folosesc diferiți izotopi.