მილერის ექსპერიმენტის სქემა. მეცნიერებმა წარმატებით გაიმეორეს ექსპერიმენტი ამინომჟავების წარმოშობის შესახებ

სიცოცხლისთვის აუცილებელი მოლეკულები შესაძლოა წარმოიქმნას ქიმიური რეაქციების შედეგად დედამიწის განვითარების გარიჟრაჟზე.

4,5 მილიარდი წლის წინ, როდესაც დედამიწა გაჩნდა, ეს იყო ცხელი, უსიცოცხლო ბურთი. დღეს მასზე უხვად გვხვდება ცხოვრების სხვადასხვა ფორმები. ამასთან დაკავშირებით ჩნდება კითხვა: რა ცვლილებები მოხდა ჩვენს პლანეტაზე ჩამოყალიბების მომენტიდან დღემდე და რაც მთავარია, როგორ გაჩნდა მოლეკულები, რომლებიც ქმნიან ცოცხალ ორგანიზმებს უსიცოცხლო დედამიწაზე? 1953 წელს ჩიკაგოს უნივერსიტეტში ჩატარდა ექსპერიმენტი, რომელიც დღეს კლასიკად იქცა. მან მეცნიერებს აჩვენა გზა ამ ფუნდამენტურ კითხვაზე პასუხის გასაცემად.

1953 წელს ჰაროლდ ური უკვე ნობელის პრემიის ლაურეატი იყო, სტენლი მილერი კი მხოლოდ მისი კურსდამთავრებული. მილერის ექსპერიმენტის იდეა მარტივი იყო: ნახევრად სარდაფის ლაბორატორიაში მან აწარმოა უძველესი დედამიწის ატმოსფერო, როგორც ეს იყო მეცნიერთა აზრით, და გვერდიდან უყურებდა რა ხდებოდა. იურის მხარდაჭერით მან მინის სფერული კოლბიდან და მილებიდან ააწყო მარტივი აპარატურა, რომელშიც აორთქლებული ნივთიერებები ცირკულირებდა დახურულ წრეში, გაცივდა და ბრუნდებოდა კოლბაში. მილერმა კოლბა შეავსო გაზებით, რომლებიც ურიისა და რუს ბიოქიმიკოს ალექსანდრე ოპარინს (1894–1980) თვლიდნენ, რომ დედამიწის წარმოქმნის გარიჟრაჟზე ატმოსფეროში იმყოფებოდნენ - წყლის ორთქლი, წყალბადი, მეთანი და ამიაკი. მზის სითბოს სიმულაციისთვის, მილერმა გაათბო კოლბა ბუნსენის სანთურზე და ელვისებური ციმციმის ანალოგის მისაღებად, ორი ელექტროდი ჩადო მინის მილში. მისი გეგმის მიხედვით, კოლბიდან აორთქლებული მასალა უნდა შესულიყო მილში და ექვემდებარებოდა ელექტრული ნაპერწკლის გამონადენს. ამის შემდეგ, მასალა უნდა გაცივებულიყო და დაბრუნებულიყო კოლბაში, სადაც ისევ დაიწყო მთელი ციკლი.

სისტემის მუშაობის ორი კვირის შემდეგ, კოლბაში სითხემ დაიწყო მუქი წითელი-ყავისფერი შეფერილობის მიღება. მილერმა გააანალიზა ეს სითხე და აღმოაჩინა მასში ამინომჟავები - ცილების ძირითადი სტრუქტურული ერთეულები. ასე რომ, მეცნიერებს აქვთ შესაძლებლობა შეისწავლონ სიცოცხლის წარმოშობა ძირითადი ქიმიური პროცესების თვალსაზრისით. 1953 წლიდან მოყოლებული, მილერ-ურიის ექსპერიმენტის დახვეწილმა ვერსიებმა, როგორც მას შემდეგ გახდა ცნობილი, წარმოიქმნა ყველა სახის ბიოლოგიური მოლეკულა, მათ შორის რთული ცილები, რომლებიც საჭიროა უჯრედული მეტაბოლიზმისთვის და ცხიმოვანი მოლეკულები, რომლებსაც ლიპიდები ქმნიან, რომლებიც ქმნიან უჯრედის მემბრანებს. როგორც ჩანს, იგივე შედეგის მიღება შეიძლებოდა ელექტრული გამონადენის ნაცვლად ენერგიის სხვა წყაროების გამოყენებით - მაგალითად, სითბოს და ულტრაიისფერი გამოსხივების გამოყენებით. ასე რომ, თითქმის ეჭვგარეშეა, რომ უჯრედის აწყობისთვის აუცილებელი ყველა კომპონენტის მიღება შესაძლებელი იყო ქიმიურ რეაქციებში, რომლებიც ძველ დროში დედამიწაზე ხდებოდა.

იმის შესახებ, თუ რატომ არ მოგწონთ ექსპერიმენტები, სემინარების სარგებლიანობა, მეცნიერული ლიდერის კეთილშობილება და ცივი ომის ფონზე მცხოვრები ადამიანების გაჩენა, ჩვენ ვამბობთ ჩვენს განყოფილებაში "მეცნიერების ისტორია".

სტენლი მილერი დაიბადა 1930 წელს ადვოკატისა და სკოლის მასწავლებლის ოჯახში. ბავშვობიდან ბიჭს უყვარდა კითხვა, კარგად სწავლობდა, უყვარდა ბუნება, დადიოდა ლაშქრობებზე სკაუტებთან ერთად. ძმის შემდეგ იგი შევიდა კალიფორნიის უნივერსიტეტში, ისევე როგორც მას, ქიმიის შესასწავლად. საუნივერსიტეტო კურსის მარტივად გავლის შემდეგ, იგი გადავიდა ჩიკაგოს უნივერსიტეტში, რომელმაც შესთავაზა ასისტენტის თანამდებობა (მამის გარდაცვალების შემდეგ მას აღარ შეეძლო უბრალოდ სწავლა). დაიწყო ხანგრძლივი და რთული ძიება თემის შემდგომი მუშაობისთვის, ადგილი სადაც გამოიყენონ თავიანთი ცოდნა და ნათელი გონება.

მილერმა ჩათვალა, რომ ექსპერიმენტი იყო „ცარიელი, შრომატევადი და არც თუ ისე მნიშვნელოვანი“ (ან შესაძლოა უბრალოდ ძვირი), მილერი მიმართა თეორიულ პრობლემებს. ერთ-ერთი პროფესორი, რომლის ნამუშევრებმა მილერის ყურადღება მიიპყრო, იყო ედვარდ ტელერი, რომელიც სწავლობდა ვარსკვლავებში ქიმიური ელემენტების სინთეზს.

თუმცა, სტენლი მილერი, რომელზეც დღეს ვსაუბრობთ, "დაიბადა" 1951 წლის შემოდგომაზე, როდესაც მან დაიწყო პროფესორ ჰაროლდ ურიის სემინარებზე დასწრება, უკვე იმ დროს ნობელის პრემიის ლაურეატი (დეიტერიუმის აღმოჩენისთვის). იმ დროისთვის ურეი გატაცებული იყო კოსმოქიმიით, ვარსკვლავებსა და პლანეტებში ქიმიური ელემენტების ევოლუციით და გამოთქვა ვარაუდი დედამიწის ადრეული ატმოსფეროს შემადგენლობის შესახებ. მას სჯეროდა, რომ ორგანული ნივთიერებების სინთეზი შესაძლებელია ძველი დედამიწის ატმოსფეროს მსგავს გარემოში. ამ იდეებმა მოხიბლა მილერი (ისე, რომ მას ათწლეულების შემდეგ ახსოვდა ლექციების დეტალები) და მან თავისი კვლევები Urey-ში გადაინაცვლა.

ჰაროლდ ური

Wikimedia Commons

ამრიგად, მილერმა მოაგვარა პრობლემა, რომელმაც მრავალი მეცნიერი მიიპყრო. უილიამ ჰარვი, ფრანჩესკო რედი, ლუი პასტერი, ლაზარო სპალანზანი, იაკობ ბერცელიუსი, ფრიდრიხ ვოლერი კამათობდნენ იმაზე, შეიძლება თუ არა ცოცხალი არსებები წარმოიშვას არაცოცხალი არსებიდან (და ეს სულაც არ არის ის, რაც უკვე დავწერეთ მეცნიერების ისტორიაში).

დაპირისპირება მე-20 საუკუნეშიც არ ცხრება. აქ დიდი წვლილი შეიტანა ჩვენმა თანამემამულემ ალექსანდრე ოპარინმა. 1920-იან წლებში მან გამოაქვეყნა სტატია „სიცოცხლის წარმოშობის შესახებ“, სადაც გამოაქვეყნა თავისი თეორია ცოცხალი არსებების წარმოშობის შესახებ „პირველყოფილი წვნიანიდან“. ოპარინი ვარაუდობს, რომ ორგანული ნივთიერებების გაჩენა შესაძლებელია მაკრომოლეკულური ნაერთების მაღალი კონცენტრაციის ადგილებში. როდესაც ასეთმა ზონებმა შეიძინეს ჭურვი, რომელიც ნაწილობრივ აშორებდა მათ გარემოსგან, ისინი გადაიქცნენ კოცერვატულ წვეთებად - ოპარინ-ჰალდანის თეორიის მთავარი კონცეფცია (დაახლოებით ამავე დროს, მსგავსი იდეები შეიმუშავა ბრიტანელმა ბიოლოგმა ჯონ ჰალდანმა). ამ წვეთების შიგნით შეიძლება წარმოიქმნას მარტივი ორგანული ნივთიერებები, რასაც მოჰყვება რთული ნაერთები: ცილები, ამინომჟავები. გარემოდან ნივთიერებების შთანთქმით, წვეთები შეიძლება გაიზარდოს და გაიყოს.

მაგრამ მილერს დავუბრუნდეთ. თავიდან მისმა ენთუზიაზმმა და რაიმე სახის ექსპერიმენტის მოწყობისა და თეორიის გამოცდის სურვილმა იურის მიმართ სიმპათია ჯერ ვერ აღმოაჩინა: კურსდამთავრებული არ უნდა ავიდეს უცნობში, ჯობია რამე უფრო მარტივი გააკეთოს. ბოლოს პროფესორმა დაინდო, მაგრამ მილერს ერთი წელი მისცა. შედეგი არ იქნება, თემა უნდა შეიცვალოს.

მილერი შეუდგა მუშაობას: მან აიღო ურეის მონაცემები ადრეული ატმოსფეროს შემადგენლობის შესახებ და შესთავაზა, რომ სიცოცხლის გაჩენისთვის აუცილებელი ნაერთების სინთეზი შეიძლება სტიმულირებულიყო ელექტრული გამონადენით (ითვლება, რომ ელვა დედამიწაზე არც თუ ისე იშვიათია. ანტიკურობა). კონფიგურაცია შედგებოდა ორი კოლბისგან, რომლებიც დაკავშირებული იყო მინის მილებით. ქვედა კოლბაში იყო სითხე, ზედაში - აირების ნარევი: მეთანი, ამიაკი და წყალბადი - და ორთქლი. ელექტროდები ასევე უკავშირდებოდა ზედა კოლბას, ქმნიდა ელექტრულ გამონადენს. სხვადასხვა ადგილას ეს სისტემა თბებოდა და გაცივდა და ნივთიერება განუწყვეტლივ ცირკულირებდა.

მილერის ექსპერიმენტი - ური

Wikimedia Commons

ერთი კვირის შემდეგ ექსპერიმენტი შეწყდა და გაციებული სითხის კოლბა ამოიღეს. მილერმა აღმოაჩინა, რომ ნახშირბადის 10-15% გადავიდა ორგანულ ფორმაში. ქაღალდის ქრომატოგრაფიის გამოყენებით მან შეამჩნია გლიცინის კვალი (ისინი უკვე გამოჩნდნენ ექსპერიმენტის მეორე დღეს), ალფა- და ბეტა-ამინოპროპიონის მჟავას, ასპარტინის და ალფა-ამინობუტირის მჟავებს.

მილერმა ურეის აჩვენა ეს მოკრძალებული ჟღერადობის, მაგრამ ასე მნიშვნელოვანი შედეგები (მათ დაადასტურეს ორგანული ნივთიერებების გაჩენის შესაძლებლობა ადრეული დედამიწის პირობებში) და მეცნიერებმა, თუმცა უპრობლემოდ, გამოაქვეყნეს ისინი ჟურნალში Science. ავტორთა შორის მხოლოდ მილერი იყო ჩამოთვლილი, თორემ, იურის ეშინოდა, მთელი ყურადღება მასზე, ნობელის პრემიის ლაურეატზე გადაიტანდა და არა აღმოჩენის ნამდვილ ავტორს.

მილერ-ურიის ექსპერიმენტის ღირებულება მდგომარეობს იმაში, რომ მან აჩვენა, რომ ძველი დედამიწის ატმოსფეროში ელვა რამდენიმე ასეული მილიონი წლის განმავლობაში შეიძლება გამოიწვიოს ორგანული მოლეკულების წარმოქმნა, რომლებიც წვიმასთან ერთად ცვივა „პირველყოფილი წვნიანში“ ( იხილეთ ასევეევოლუციის თეორია). ქიმიურმა რეაქციებმა, რომლებიც ჯერ კიდევ არ არის დადგენილი ამ "ბულიონში", შეიძლება გამოიწვიოს პირველი ცოცხალი უჯრედების წარმოქმნა. ბოლო წლებში გაჩნდა სერიოზული კითხვები იმის შესახებ, თუ როგორ განვითარდა ეს მოვლენები, კერძოდ, კითხვის ნიშნის ქვეშ დგას ამიაკის არსებობა უძველესი დედამიწის ატმოსფეროში. გარდა ამისა, შემოთავაზებულია რამდენიმე ალტერნატიული სცენარი, რამაც შეიძლება გამოიწვიოს პირველი უჯრედის ფორმირება, დაწყებული ბიოქიმიური რნმ-ის მოლეკულის ფერმენტული აქტივობიდან ოკეანის სიღრმეში მარტივ ქიმიურ პროცესებამდე. ზოგიერთი მეცნიერი ვარაუდობს, რომ სიცოცხლის წარმოშობა დაკავშირებულია რთული ადაპტაციური სისტემების ახალ მეცნიერებასთან და შესაძლებელია, რომ სიცოცხლე მატერიის მოულოდნელი თვისებაა, რომელიც მოულოდნელად ჩნდება გარკვეულ მომენტში და არ არის მისი შემადგენელი ნაწილებიდან. დღესდღეობით ცოდნის ეს დარგი სწრაფი განვითარების პერიოდს გადის, მასში ჩნდება და გამოცდა ხდება სხვადასხვა ჰიპოთეზა. ჰიპოთეზების ამ მორევიდან უნდა გამოვიდეს თეორია იმის შესახებ, თუ როგორ წარმოიქმნენ ჩვენი ყველაზე შორეული წინაპრები.

Იხილეთ ასევე:

1953

სტენლი ლოიდ მილერი, ბ. 1930 წ

ამერიკელი ქიმიკოსი. დაიბადა ოკლენდში, კალიფორნია, მან განათლება მიიღო კალიფორნიის უნივერსიტეტში ბერკლიში და ჩიკაგოს უნივერსიტეტში. 1960 წლიდან დაწყებული მილერის პროფესიული საქმიანობა ძირითადად დაკავშირებული იყო კალიფორნიის უნივერსიტეტთან სან დიეგოში, სადაც მას ეკავა ქიმიის პროფესორის თანამდებობა. მილერ-ურიის ექსპერიმენტზე მუშაობისთვის მას მიენიჭა მკვლევარის წოდება კალიფორნიის ტექნოლოგიური ინსტიტუტში.

ჰაროლდ კლეიტონ ური, 1893-1981 წწ

ამერიკელი ქიმიკოსი. დაიბადა უოკერტონში, ინდიანაში, მღვდლის შვილი. სწავლობდა ზოოლოგიას მონტანას უნივერსიტეტში და მიიღო დოქტორის ხარისხი ქიმიაში კალიფორნიის უნივერსიტეტში, ბერკლი. ის იყო პიონერი ფიზიკური მეთოდების გამოყენებაში ქიმიაში და 1934 წელს მიენიჭა ნობელის პრემია ქიმიაში დეიტერიუმის, წყალბადის მძიმე იზოტოპის აღმოჩენისთვის. მოგვიანებით, მისი მუშაობა ძირითადად დაკავშირებული იყო ქიმიური რეაქციების სიჩქარის განსხვავებების შესწავლასთან სხვადასხვა იზოტოპების გამოყენებისას.

მილერ-ურიის ექსპერიმენტი არის ცნობილი კლასიკური ექსპერიმენტი, რომელიც სიმულაციას უკეთებდა ჰიპოთეტურ პირობებს ადრეულ დედამიწაზე ქიმიური ევოლუციის შესაძლებლობის შესამოწმებლად. 1953 წელს უდირიჟორეს სტენლი მილერი და ჰაროლდ ური. ექსპერიმენტისთვის განკუთვნილი აპარატი მოიცავდა აირების ნარევს, რომელიც შეესაბამება იმდროინდელ იდეებს ადრეული დედამიწის ატმოსფეროს შემადგენლობის შესახებ და მასში გადიოდა ელექტრული გამონადენი.

მილერ-ურიის ექსპერიმენტი ითვლება ერთ-ერთ ყველაზე მნიშვნელოვან ექსპერიმენტად დედამიწაზე სიცოცხლის წარმოშობის შესწავლაში. პირველადმა ანალიზმა აჩვენა 5 ამინომჟავის არსებობა საბოლოო ნარევში. თუმცა, 2008 წელს გამოქვეყნებულმა უფრო ზუსტი ხელახალი ანალიზმა აჩვენა, რომ ექსპერიმენტის შედეგად წარმოიქმნა 22 ამინომჟავა.

ექსპერიმენტის აღწერა

აწყობილი აპარატი შედგებოდა ორი კოლბისგან, რომლებიც დაკავშირებული იყო მინის მილებით ციკლში. გაზი, რომელიც ავსებდა სისტემას, იყო მეთანის (CH 4), ამიაკის (NH 3), წყალბადის (H 2) და ნახშირბადის მონოქსიდის (CO) ნარევი. ერთი კოლბა ნახევრად ივსებოდა წყლით, რომელიც აორთქლდა გაცხელებისას და წყლის ორთქლი ჩავარდა ზედა კოლბაში, სადაც ელექტრო გამონადენები გამოიყენებოდა ელექტროდების გამოყენებით, ელვის გამონადენის იმიტაციას ადრეულ დედამიწაზე. გაცივებული მილის მეშვეობით შედედებული ორთქლი ბრუნდებოდა ქვედა კოლბაში, რაც უზრუნველყოფს მუდმივ ცირკულაციას.

ერთი კვირის უწყვეტი ველოსიპედის შემდეგ, მილერმა და ურიიმ აღმოაჩინეს, რომ ნახშირბადის 10-15% გადავიდა ორგანულ ფორმაში. ნახშირბადის დაახლოებით 2% აღმოჩნდა ამინომჟავების სახით, რომელთაგან ყველაზე გავრცელებული გლიცინია. ასევე ნაპოვნია შაქარი, ლიპიდები და ნუკლეინის მჟავების წინამორბედები. ექსპერიმენტი რამდენჯერმე განმეორდა 1953-1954 წლებში. მილერმა გამოიყენა აპარატის ორი ვერსია, რომელთაგან ერთ-ერთი, ე.წ. "ვულკანური", ჰქონდა გარკვეული შეკუმშვა მილში, რამაც გამოიწვია წყლის ორთქლის დაჩქარებული ნაკადი გამონადენის კოლბაში, რაც, მისი აზრით, უკეთესად ახდენდა ვულკანურ აქტივობას. საინტერესოა, რომ მილერის ნიმუშების ხელახალი ანალიზმა, რომელიც 50 წლის შემდეგ ჩაატარა პროფესორმა და მისმა ყოფილმა თანამშრომელმა ჯეფრი ლ. ბადამ, თანამედროვე კვლევის მეთოდების გამოყენებით, აღმოაჩინა 22 ამინომჟავა "ვულკანური" აპარატის ნიმუშებში, ანუ ბევრად მეტი, ვიდრე ადრე იყო განხილული. .

მილერმა და ურეიმ თავიანთი ექსპერიმენტები დააფუძნეს 1950-იანი წლების იდეებზე დედამიწის ატმოსფეროს შესაძლო შემადგენლობის შესახებ. მათი ექსპერიმენტების შემდეგ, ბევრმა მკვლევარმა ჩაატარა მსგავსი ექსპერიმენტები სხვადასხვა მოდიფიკაციით. ნაჩვენებია, რომ პროცესის პირობებში და გაზის ნარევის შემადგენლობის მცირე ცვლილებებმაც კი (მაგალითად, აზოტის ან ჟანგბადის დამატება) შეიძლება გამოიწვიოს ძალიან მნიშვნელოვანი ცვლილებები როგორც ორგანულ მოლეკულებში, ასევე მათი სინთეზის პროცესის ეფექტურობაში. . ამჟამად ღია რჩება საკითხი დედამიწის პირველადი ატმოსფეროს შესაძლო შემადგენლობის შესახებ. ამასთან, ითვლება, რომ იმდროინდელმა ვულკანურმა აქტივობამ ასევე შეუწყო ხელი ისეთი კომპონენტების გამოყოფას, როგორიცაა ნახშირორჟანგი (CO 2), აზოტი, წყალბადის სულფიდი (H 2 S), გოგირდის დიოქსიდი (SO 2).

ექსპერიმენტის დასკვნების კრიტიკა

ამ ექსპერიმენტის საფუძველზე გაკეთებული დასკვნები ქიმიური ევოლუციის შესაძლებლობის შესახებ კრიტიკულია.

როგორც ირკვევა, კრიტიკოსების ერთ-ერთი მთავარი არგუმენტი არის სინთეზირებული ამინომჟავების ერთიანი ქირალობის არარსებობა. მართლაც, მიღებული ამინომჟავები წარმოადგენდა სტერეოიზომერების თითქმის თანაბარ ნაზავს, ხოლო ბიოლოგიური წარმოშობის ამინომჟავებისთვის, მათ შორის ცილების ნაწილის ჩათვლით, ერთ-ერთი სტერეოიზომერის უპირატესობა საკმაოდ დამახასიათებელია. ამ მიზეზით, რთული ორგანული ნივთიერებების შემდგომი სინთეზი, რომლებიც ეფუძნება სიცოცხლეს უშუალოდ მიღებული ნარევიდან, რთულია. კრიტიკოსების აზრით, მიუხედავად იმისა, რომ ყველაზე მნიშვნელოვანი ორგანული ნივთიერებების სინთეზი ნათლად იქნა დემონსტრირებული, ქიმიური ევოლუციის შესაძლებლობის შესახებ შორს მიმავალი დასკვნა, უშუალოდ ამ ექსპერიმენტიდან გამოტანილი, ბოლომდე არ არის გამართლებული.

მოგვიანებით, 2001 წელს, ალან საღათელიანმა აჩვენა, რომ თვითგამრავლებადი პეპტიდური სისტემებს შეუძლიათ ეფექტურად გააძლიერონ გარკვეული ბრუნვის მოლეკულები რასემულ ნარევში, რითაც აჩვენა, რომ ერთ-ერთი სტერეოიზომერის უპირატესობა შეიძლება ბუნებრივად წარმოიშვას. გარდა ამისა, ნაჩვენებია, რომ არსებობს ქირალობის სპონტანური წარმოშობის შესაძლებლობა ჩვეულებრივ ქიმიურ რეაქციებში და ასევე ცნობილია მრავალი სტერეოიზომერის სინთეზის გზები, მათ შორის ნახშირწყალბადები და ამინომჟავები, ოპტიკურად აქტიური კატალიზატორების თანდასწრებით. თუმცა, მსგავსი არაფერი მომხდარა პირდაპირ ამ ექსპერიმენტში.

ისინი ცდილობენ გადაჭრას ქირალობის პრობლემა სხვა გზებით, კერძოდ, მეტეორიტების მიერ ორგანული ნივთიერებების შეყვანის თეორიით.

ბიოქიმიკოსმა რობერტ შაპირომ აღნიშნა, რომ მილერის და ურიის მიერ სინთეზირებული ამინომჟავები გაცილებით ნაკლებად რთული მოლეკულებია, ვიდრე ნუკლეოტიდები. იმ 20 ამინომჟავიდან უმარტივესს, რომლებიც ბუნებრივი ცილების ნაწილია, მხოლოდ ორი ნახშირბადის ატომია, ხოლო ერთი და იგივე ნაკრებიდან 17 ამინომჟავას აქვს ექვსი ან მეტი. მილერის და ურიის მიერ სინთეზირებული ამინომჟავები და სხვა მოლეკულები შეიცავდნენ არაუმეტეს სამი ნახშირბადის ატომს. და ნუკლეოტიდები ასეთი ექსპერიმენტების პროცესში საერთოდ არ ჩამოყალიბებულა.

კურამშინი A.I.

(„HiZh“, 2017, No7)

ქიმიკოსთა და ბიოლოგთა „წმინდა გრაალი“ არის დედამიწაზე სიცოცხლის წარმოშობის საიდუმლო. ამ თემაზე ბევრი ჰიპოთეზა არსებობს, მაგრამ აბიოგენეზის ჰიპოთეზა მაინც ყველაზე ჰარმონიულად ითვლება, რომლის მიხედვითაც „სიცოცხლის ნივთიერებები“ წარმოიქმნა შედარებით მარტივი ნივთიერებების ქიმიური რეაქციების რთული კასკადის შედეგად. ახალგაზრდა დედამიწა. მის სასარგებლოდ მნიშვნელოვანი არგუმენტი იყო ცნობილი მილერ-ურიის ექსპერიმენტი, რომლის დროსაც ამინომჟავები, რომლებიც ქმნიან ცილებს, მიიღეს პრებიოტიკური დედამიწის ატმოსფეროს სავარაუდო კომპონენტებისგან. 65 წლის შემდეგ, ჩეხეთის რესპუბლიკის მკვლევარებმა აჩვენეს, რომ რნმ-ის აზოტოვანი ფუძეებიც შეიძლება წარმოიქმნას მსგავს პირობებში (ამერიკის მეცნიერებათა ეროვნული აკადემიის შრომები, 2017, 114, 17, 4306-4311, doi: 10.1073/pnas.1700010114 ).
1952 წელს ქიმიკოსებმა სტენლი მილერმა და ჰაროლდ ურეიმ ჩაატარეს ის, რაც კლასიკურ ექსპერიმენტად იქცა - მათ მოახდინეს იმ პროცესების სიმულაცია, რომელიც შეიძლება მომხდარიყო ძველი დედამიწის ატმოსფეროში, რათა შეემოწმებინათ აბიოგენეზის შესაძლებლობა. წყლის, მეთანის, ამიაკის, ნახშირბადის მონოქსიდისა და წყალბადის გაცხელებული აირისებრი ნარევი, იზოლირებული შუშის კოლბაში, ექვემდებარებოდა ელექტრულ გამონადენებს, დროდადრო ამარაგებდა წყლის ორთქლის ახალ ნაწილებს. ამ რეჟიმში რეაქცია დაახლოებით ერთი კვირის განმავლობაში მიმდინარეობდა.
მიღებული ხსნარის გაანალიზებისას, მილერმა და ურეიმ ცალსახად დაადგინეს მასში შემავალი ამინომჟავები გლიცინი, α-ალანინი და β-ალანინი და ასევე მიიღეს მტკიცებულება სხვა ამინომჟავების წარმოქმნის შესახებ, რომლებიც ქმნიან თანამედროვე ცილებს. ათწლეულების შემდეგ, როდესაც უფრო ძლიერი ინსტრუმენტები გამოჩნდა ანალიზური ქიმიის ინსტრუმენტებში, 20 პროტეინოგენური ამინომჟავიდან 18 აღმოჩნდა სწორედ ამ ხსნარში (საბედნიეროდ, იგი ინახებოდა დალუქულ ამპულაში მთელი ამ ხნის განმავლობაში და მისი გარდაცვალების შემდეგ. , მისი მოსწავლის საკუთრებაში). დანარჩენი ორი, ცისტეინი და მეთიონინი, წარუმატებელი აღმოჩნდა მხოლოდ იმიტომ, რომ მილერისა და ურიის თავდაპირველ ექსპერიმენტებში არ იყო გოგირდის წყარო.
მიუხედავად იმისა, რომ ეს შედეგები ყოველთვის ითვლებოდა ძლიერ არგუმენტად აბიოგენეზის კონცეფციის სასარგებლოდ, იყო კრიტიკა. კრიტიკოსების მთავარი პრეტენზია: ადრეული დედამიწის ატმოსფეროს სიმულაციისას მკვლევარებმა აიღეს გაზის ნარევი ძალიან მნიშვნელოვანი შემცირების უნარით, უფრო მეტიც, ამინომჟავები სიცოცხლის გაჩენისთვის.
საკმარისი არ არის, ჩვენ გვჭირდება მეტი ნუკლეოტიდი.
მას შემდეგ ჩატარდა მრავალი ექსპერიმენტი, რომლებშიც შესაძლებელი იყო როგორც აზოტოვანი ფუძეების, ასევე ნუკლეოტიდების მიღება შედარებით მარტივი მოლეკულებისგან (დაწვრილებით იხ. ). ჩეხეთის რესპუბლიკის მეცნიერებათა აკადემიის ფიზიკური ქიმიის ინსტიტუტის თანამშრომლებმა, რომლებიც მუშაობდნენ Svätopluk Civish-ის ხელმძღვანელობით, გადაწყვიტეს გაემეორებინათ ძველი კარგი ექსპერიმენტი, ოდნავ შეცვალეს მისი პირობები. ახალ ვერსიაში ბევრი რამ იგივე დარჩა - შემცირებული აირის ნარევი NH-დან 3, CO და H2 ოჰ, ელექტრული იმპულსები. ამასთან, მკვლევარებმა დაამატეს სისტემის დასხივება მძლავრი ლაზერით - მათი აზრით, ამას უნდა მოეხდინა პლაზმური გამონადენის სიმულაცია დედამიწის ატმოსფეროში, რომელიც წარმოიშვა დედამიწაზე რეგულარულად ჩამოვარდნილი დიდი მეტეორიტების მიერ გამოწვეული დარტყმითი ტალღების გამო. შედეგად, მათ მოახერხეს არა მხოლოდ ამინომჟავების, არამედ რიბონუკლეინის მჟავების ყველა აზოტოვანი ფუძის მიღება.
ექსპერიმენტში მიმდინარე რეაქციები ავტორებმა შემდეგნაირად აღწერეს. ფორმამიდი HC(O)NH 2 და წყალბადის ციანიდი HCN, რომლებიც შემდეგ, ურთიერთქმედებით, აზოტოვან ფუძეს გუანინს აძლევს. სხვა კანონიკური აზოტოვანი ფუძეები - ურაცილი, ციტოზინი და ადენინი - წარმოიქმნა უფრო მოკრძალებული რაოდენობით, ვიდრე გუანინი, მაგრამ მათი არსებობა ასევე დადასტურდა. რეაქციის პროდუქტები ასევე შეიცავდა შარდოვანას და ამინომჟავებს.
მკვლევარები ხაზს უსვამენ, რომ მათი ექსპერიმენტი არ ცდილობდა აბიოგენეზის ალტერნატიული ჰიპოთეზის უარყოფას, არამედ იმის ჩვენებას, რომ რნმ-ის კომპონენტები შეიძლება წარმოიქმნას სხვადასხვა გზით.

პორტალი სტუდენტისთვის. თვითმმართველობის ტრენინგი

ᲓᲐᲙᲐᲕᲨᲘᲠᲔᲑᲣᲚᲘ ᲡᲢᲐᲢᲘᲔᲑᲘ