គ្រោងការណ៍នៃការពិសោធន៍របស់ Miller ។ អ្នកវិទ្យាសាស្ត្របានធ្វើពិសោធន៍ម្តងទៀតដោយជោគជ័យលើប្រភពដើមនៃអាស៊ីតអាមីណូ

ម៉ូលេគុលដែលចាំបាច់សម្រាប់ជីវិតអាចមានប្រភពចេញពីប្រតិកម្មគីមីនៅព្រឹកព្រលឹមនៃការអភិវឌ្ឍន៍របស់ផែនដី។

4.5 ពាន់លានឆ្នាំមុន នៅពេលដែលផែនដីងើបឡើង វាគឺជាបាល់ដ៏ក្តៅ គ្មានជីវិត។ សព្វថ្ងៃនេះ ទម្រង់ជីវិតខុសៗគ្នាត្រូវបានគេរកឃើញជាច្រើននៅលើវា។ ក្នុងន័យនេះ សំណួរកើតឡើង៖ តើមានការផ្លាស់ប្តូរអ្វីខ្លះនៅលើភពផែនដីរបស់យើង ចាប់ពីពេលបង្កើតវារហូតមកដល់បច្ចុប្បន្ន ហើយសំខាន់បំផុត តើម៉ូលេគុលដែលបង្កើតជាសារពាង្គកាយមានជីវិតកើតឡើងដោយរបៀបណានៅលើផែនដីដែលគ្មានជីវិត? នៅឆ្នាំ 1953 ការពិសោធន៍មួយត្រូវបានធ្វើឡើងនៅសាកលវិទ្យាល័យឈីកាហ្គោដែលសព្វថ្ងៃនេះបានក្លាយជាបុរាណ។ គាត់បានបង្ហាញអ្នកវិទ្យាសាស្ត្រនូវវិធីដើម្បីឆ្លើយសំណួរមូលដ្ឋាននេះ។

នៅឆ្នាំ 1953 Harold Urey បានទទួលរង្វាន់ណូបែលរួចហើយ ហើយ Stanley Miller គ្រាន់តែជានិស្សិតបញ្ចប់ការសិក្សារបស់គាត់។ គំនិតនៃការពិសោធន៍របស់ Miller គឺសាមញ្ញ៖ នៅក្នុងមន្ទីរពិសោធន៍ពាក់កណ្តាលបន្ទប់ក្រោមដី គាត់បានបង្កើតឡើងវិញនូវបរិយាកាសនៃផែនដីបុរាណបំផុត ដូចដែលវាគឺយោងទៅតាមអ្នកវិទ្យាសាស្ត្រ ហើយពីចំហៀងបានមើលអ្វីដែលកំពុងកើតឡើង។ ដោយមានការជួយជ្រោមជ្រែងពី Yuri គាត់បានផ្គុំឧបករណ៍សាមញ្ញមួយចេញពីដបកែវរាងស្វ៊ែរ និងបំពង់ ដែលក្នុងនោះសារធាតុដែលហួតចេញបានចរាចរក្នុងសៀគ្វីបិទជិត ធ្វើឱ្យត្រជាក់ ហើយត្រលប់ទៅដបវិញ។ Miller បានបំពេញដបដោយឧស្ម័នដែល Urey និងជីវគីមីរុស្ស៊ី Alexander Oparin (1894-1980) ជឿថាមានវត្តមាននៅក្នុងបរិយាកាសនៅពេលព្រឹកព្រលឹមនៃការបង្កើតផែនដី - ចំហាយទឹក អ៊ីដ្រូសែន មេតាន និងអាម៉ូញាក់។ ដើម្បីក្លែងធ្វើកំដៅព្រះអាទិត្យ លោក Miller បានកំដៅដបនៅលើឧបករណ៍ដុត Bunsen ហើយដើម្បីទទួលបាន analogue នៃផ្លេកបន្ទោរ គាត់បានបញ្ចូលអេឡិចត្រូតពីរទៅក្នុងបំពង់កែវមួយ។ យោងតាមផែនការរបស់គាត់ សម្ភារៈដែលហួតចេញពីដបទឹក ត្រូវចូលទៅក្នុងបំពង់ ហើយត្រូវបានប៉ះពាល់នឹងការឆក់ផ្កាភ្លើង។ បន្ទាប់ពីនោះសម្ភារៈត្រូវត្រជាក់ហើយត្រលប់ទៅដបវិញដែលវដ្តទាំងមូលចាប់ផ្តើមម្តងទៀត។

បន្ទាប់ពីដំណើរការប្រព័ន្ធរយៈពេលពីរសប្តាហ៍ អង្គធាតុរាវនៅក្នុងដបចាប់ផ្តើមទទួលបានពណ៌លាំក្រហម-ត្នោត។ Miller បានវិភាគអង្គធាតុរាវនេះហើយបានរកឃើញអាស៊ីតអាមីណូនៅក្នុងវា - ឯកតារចនាសម្ព័ន្ធមូលដ្ឋាននៃប្រូតេអ៊ីន។ ដូច្នេះអ្នកវិទ្យាសាស្ត្រមានឱកាសសិក្សាពីប្រភពដើមនៃជីវិតទាក់ទងនឹងដំណើរការគីមីជាមូលដ្ឋាន។ ចាប់ផ្តើមនៅឆ្នាំ 1953 កំណែដ៏ទំនើបនៃការពិសោធន៍ Miller-Urey ដូចដែលវាត្រូវបានគេហៅ ចាប់តាំងពីពេលនោះមក បានបង្កើតនូវម៉ូលេគុលជីវសាស្រ្តគ្រប់ប្រភេទ រួមទាំងប្រូតេអ៊ីនស្មុគស្មាញដែលត្រូវការសម្រាប់ការរំលាយអាហារកោសិកា និងម៉ូលេគុលខ្លាញ់ដែលហៅថា lipid ដែលបង្កើតជាភ្នាសកោសិកា។ តាមមើលទៅ លទ្ធផលដូចគ្នាអាចទទួលបានដោយប្រើប្រភពថាមពលផ្សេងទៀត ជំនួសឱ្យការឆក់អគ្គិសនី - ឧទាហរណ៍ កំដៅ និងវិទ្យុសកម្មអ៊ុលត្រាវីយូឡេ។ ដូច្នេះ ស្ទើរតែគ្មានការងឿងឆ្ងល់ថា សមាសធាតុទាំងអស់ដែលចាំបាច់សម្រាប់ការប្រមូលផ្តុំកោសិកាអាចទទួលបាននៅក្នុងប្រតិកម្មគីមីដែលបានកើតឡើងនៅលើផែនដីនៅសម័យបុរាណ។

តម្លៃនៃការពិសោធន៍ Miller-Urey ស្ថិតនៅក្នុងការពិតដែលថាវាបង្ហាញថាផ្លេកបន្ទោរនៅក្នុងបរិយាកាសនៃផែនដីបុរាណក្នុងរយៈពេលជាច្រើនរយលានឆ្នាំអាចបណ្តាលឱ្យមានការបង្កើតម៉ូលេគុលសរីរាង្គដែលធ្លាក់មកជាមួយទឹកភ្លៀងចូលទៅក្នុង "ស៊ុបបុព្វកាល" (សូមមើលផងដែរ ទ្រឹស្តីនៃការវិវត្តន៍) ។ ប្រតិកម្មគីមីដែលមិនទាន់ត្រូវបានបង្កើតឡើងនៅក្នុង "ទំពាំងបាយជូរ" នេះអាចនាំឱ្យមានការបង្កើតកោសិការស់ដំបូង។ ក្នុងប៉ុន្មានឆ្នាំថ្មីៗនេះ សំណួរដ៏ធ្ងន់ធ្ងរបានកើតឡើងអំពីរបៀបដែលព្រឹត្តិការណ៍ទាំងនេះបានវិវត្ត ជាពិសេសវត្តមានអាម៉ូញាក់នៅក្នុងបរិយាកាសនៃផែនដីបុរាណបំផុតត្រូវបានចោទសួរ។ លើសពីនេះទៀត សេណារីយ៉ូជំនួសជាច្រើនត្រូវបានស្នើឡើង ដែលអាចនាំទៅដល់ការបង្កើតកោសិកាទីមួយ ចាប់ពីសកម្មភាពអង់ស៊ីមនៃម៉ូលេគុល RNA ជីវគីមី រហូតដល់ដំណើរការគីមីសាមញ្ញក្នុងជម្រៅមហាសមុទ្រ។ អ្នកវិទ្យាសាស្ត្រខ្លះថែមទាំងណែនាំថាប្រភពដើមនៃជីវិតគឺទាក់ទងទៅនឹងវិទ្យាសាស្ត្រថ្មីនៃ

អំពីមូលហេតុដែលអ្នកមិនអាចចូលចិត្តការពិសោធន៍ អំពីអត្ថប្រយោជន៍នៃសិក្ខាសាលា ភាពថ្លៃថ្នូនៃអ្នកដឹកនាំវិទ្យាសាស្ត្រ និងការកើតឡើងនៃការរស់នៅប្រឆាំងនឹងផ្ទៃខាងក្រោយនៃសង្រ្គាមត្រជាក់ យើងប្រាប់នៅក្នុងផ្នែករបស់យើង "ប្រវត្តិសាស្រ្តនៃវិទ្យាសាស្រ្ត" ។

Stanley Miller កើតនៅឆ្នាំ 1930 ជាមេធាវី និងជាគ្រូបង្រៀនសាលា។ តាំងពីក្មេងមក ក្មេងប្រុសចូលចិត្តអាន សិក្សាល្អ ស្រលាញ់ធម្មជាតិ ដើរលេងជាមួយក្រុមកាយរឹទ្ធិក្មេងប្រុស។ តាមបងប្រុសរបស់គាត់ គាត់បានចូលសាកលវិទ្យាល័យកាលីហ្វ័រញ៉ា ដូចគាត់ដែរ ដើម្បីសិក្សាគីមីវិទ្យា។ ដោយបានឆ្លងកាត់វគ្គសិក្សាយ៉ាងងាយស្រួលនៅសាកលវិទ្យាល័យ គាត់បានផ្លាស់ទៅសាកលវិទ្យាល័យ Chicago ដែលផ្តល់ឱ្យគាត់នូវមុខតំណែងជាជំនួយការ (បន្ទាប់ពីការស្លាប់របស់ឪពុកគាត់ គាត់មិនអាចមានលទ្ធភាពក្នុងការរៀនធម្មតាទៀតទេ)។ មានការស្វែងរកយូរ និងពិបាកសម្រាប់ប្រធានបទសម្រាប់ការងារបន្ថែម ដែលជាកន្លែងអនុវត្តចំណេះដឹង និងគំនិតភ្លឺស្វាងរបស់ពួកគេ។

ដោយពិចារណាលើការពិសោធន៍ថា "ទទេ ចំណាយពេលវេលា និងមិនសំខាន់ខ្លាំង" (ឬប្រហែលជាថ្លៃ) Miller បានងាកទៅរកបញ្ហាទ្រឹស្តី។ សាស្រ្តាចារ្យម្នាក់ដែលការងាររបស់គាត់បានទាក់ទាញចំណាប់អារម្មណ៍របស់ Miller គឺ Edward Teller ដែលបានសិក្សាការសំយោគធាតុគីមីនៅក្នុងផ្កាយ។

ទោះជាយ៉ាងណាក៏ដោយ Stanley Miller ដែលយើងកំពុងនិយាយអំពីថ្ងៃនេះ "កើត" នៅរដូវស្លឹកឈើជ្រុះឆ្នាំ 1951 នៅពេលដែលគាត់បានចាប់ផ្តើមចូលរួមសិក្ខាសាលារបស់សាស្រ្តាចារ្យ Harold Urey ដែលនៅពេលនោះជាអ្នកឈ្នះរង្វាន់ណូបែលរួចទៅហើយ (សម្រាប់ការរកឃើញ deuterium) ។ អ៊ុយនៅពេលនោះត្រូវបានគេយកទៅដោយគីមីវិទ្យា ការវិវត្តនៃធាតុគីមីនៅក្នុងផ្កាយ និងភព ហើយបានធ្វើការសន្មតអំពីសមាសភាពនៃបរិយាកាសដំបូងរបស់ផែនដី។ គាត់ជឿថាការសំយោគសារធាតុសរីរាង្គគឺអាចធ្វើទៅបានក្នុងបរិយាកាសស្រដៀងនឹងបរិយាកាសផែនដីបុរាណ។ គំនិតទាំងនេះធ្វើឱ្យ Miller ចាប់អារម្មណ៍យ៉ាងខ្លាំង (រហូតដល់គាត់ចងចាំព័ត៌មានលម្អិតនៃការបង្រៀនជាច្រើនទសវត្សរ៍ក្រោយមក) ហើយគាត់បានបន្តការស្រាវជ្រាវរបស់គាត់ទៅ Urey ។

ហារ៉ូល អ៊ុយ

វិគីមេឌា Commons

ដូច្នេះហើយ Miller បានដោះស្រាយបញ្ហាដែលទាក់ទាញអ្នកវិទ្យាសាស្ត្រជាច្រើន។ William Harvey, Francesco Redi, Louis Pasteur, Lazzaro Spallanzani, Jakob Berzelius, Friedrich Wöhler បានជជែកគ្នាអំពីថាតើភាវៈរស់អាចកើតចេញពីវត្ថុមិនមានជីវិត (ហើយនេះមិនមែនជាអ្វីទាំងអស់ដែលយើងបានសរសេររួចហើយនៅក្នុងប្រវត្តិសាស្រ្តវិទ្យាសាស្ត្រ)។

ភាពចម្រូងចម្រាសមិនបានធូរស្រាលសូម្បីតែនៅសតវត្សទី 20 ក៏ដោយ។ នៅទីនេះមិត្តរួមជាតិរបស់យើងគឺ Alexander Oparin បានរួមចំណែកយ៉ាងធំធេង។ នៅក្នុងទសវត្សរ៍ឆ្នាំ 1920 គាត់បានបោះពុម្ពអត្ថបទ "On the Origin of Life" ដែលក្នុងនោះគាត់បានរៀបរាប់ពីទ្រឹស្តីរបស់គាត់អំពីប្រភពដើមនៃភាវៈរស់ពី "ស៊ុបបុព្វកាល" ។ Oparin បានផ្តល់យោបល់ថាការកើតឡើងនៃសារធាតុសរីរាង្គគឺអាចធ្វើទៅបាននៅក្នុងតំបន់ដែលមានកំហាប់ខ្ពស់នៃសមាសធាតុ macromolecular ។ នៅពេលដែលតំបន់បែបនេះទទួលបានសំបកដែលបំបែកពួកវាដោយផ្នែកពីបរិស្ថាន ពួកវាប្រែទៅជាដំណក់ទឹក coacervate - គំនិតសំខាន់នៃទ្រឹស្តី Oparin-Haldane (នៅពេលជាមួយគ្នានោះ គំនិតស្រដៀងគ្នានេះត្រូវបានបង្កើតឡើងដោយអ្នកជីវវិទូជនជាតិអង់គ្លេស John Haldane)។ នៅខាងក្នុងដំណក់ទាំងនេះសារធាតុសរីរាង្គសាមញ្ញអាចត្រូវបានបង្កើតឡើងបន្ទាប់មកដោយសមាសធាតុស្មុគស្មាញ: ប្រូតេអ៊ីនអាស៊ីតអាមីណូ។ តាមរយៈការស្រូបសារធាតុពីបរិស្ថាន ដំណក់ទឹកអាចលូតលាស់ និងបែងចែកបាន។

ប៉ុន្តែត្រលប់ទៅ Miller វិញ។ ដំបូងឡើយ ការសាទរ និងបំណងប្រាថ្នារបស់គាត់ក្នុងការរៀបចំការពិសោធន៍មួយចំនួន និងសាកល្បងទ្រឹស្ដីនោះ មិនបានរកឃើញការអាណិតអាសូរជាមួយ Yuri នៅពេលដំបូងឡើយ៖ និស្សិតបញ្ចប់ការសិក្សាមិនគួរឡើងទៅលើអ្វីដែលមិនស្គាល់នោះទេ វាប្រសើរជាងប្រសិនបើគាត់ធ្វើអ្វីដែលសាមញ្ញជាងនេះ។ នៅទីបំផុត សាស្ត្រាចារ្យបានរំសាយចិត្ត ប៉ុន្តែបានឲ្យ Miller មួយឆ្នាំ។ នឹងមិនមានលទ្ធផលទេ ប្រធានបទនឹងត្រូវផ្លាស់ប្តូរ។

Miller បានកំណត់ទៅធ្វើការ៖ គាត់បានយកទិន្នន័យរបស់ Urey ស្តីពីសមាសភាពនៃបរិយាកាសដំបូង ហើយស្នើថាការសំយោគសមាសធាតុចាំបាច់សម្រាប់ការកើតនៃជីវិតអាចត្រូវបានជំរុញដោយការឆក់អគ្គិសនី (វាត្រូវបានគេជឿថារន្ទះមិនមែនជារឿងចម្លែកទេនៅលើផែនដីសូម្បីតែនៅក្នុង វត្ថុបុរាណ) ។ ការរៀបចំមានដបទឹកពីរដែលតភ្ជាប់ដោយបំពង់កែវ។ នៅក្នុងដបខាងក្រោមមានអង្គធាតុរាវមួយ នៅផ្នែកខាងលើ - ល្បាយនៃឧស្ម័ន៖ មេតាន អាម៉ូញាក់ និងអ៊ីដ្រូសែន - និងចំហាយទឹក។ អេឡិចត្រូដក៏ត្រូវបានភ្ជាប់ទៅដបខាងលើផងដែរ ដែលបង្កើតជាចរន្តអគ្គិសនី។ នៅកន្លែងផ្សេងៗគ្នា ប្រព័ន្ធនេះត្រូវបានកំដៅ និងត្រជាក់ ហើយសារធាតុបានចរាចរជាបន្តបន្ទាប់។

Miller Experiment - យូរី

វិគីមេឌា Commons

បន្ទាប់ពីមួយសប្តាហ៍ ការពិសោធន៍ត្រូវបានបញ្ឈប់ ហើយដបដែលមានអង្គធាតុរាវត្រជាក់ត្រូវបានយកចេញ។ Miller បានរកឃើញថា 10-15% នៃកាបូនបានចូលទៅក្នុងទម្រង់សរីរាង្គ។ ដោយប្រើក្រដាសក្រូម៉ាតូក្រាមគាត់បានកត់សម្គាល់ឃើញដាននៃ glycine (ពួកគេបានបង្ហាញខ្លួនរួចហើយនៅថ្ងៃទី 2 នៃការពិសោធន៍) អាស៊ីតអាល់ហ្វានិងបេតាអាមីណូប្រូភីនិចអាស៊ីត aspartic និងអាល់ហ្វាអាមីណូប៊ូទីក។

Miller បានបង្ហាញ Urey ទាំងនេះជាសំឡេងតិចតួច ប៉ុន្តែលទ្ធផលដ៏មានន័យ (ពួកគេបានបង្ហាញពីលទ្ធភាពនៃរូបរាងរបស់សរីរាង្គនៅក្នុងលក្ខខណ្ឌនៃផែនដីដំបូង) ហើយអ្នកវិទ្យាសាស្ត្រទោះបីជាមិនមានបញ្ហាក៏ដោយ បានបោះពុម្ពវានៅក្នុងទិនានុប្បវត្តិវិទ្យាសាស្ត្រ។ មានតែ Miller ប៉ុណ្ណោះដែលត្រូវបានចុះបញ្ជីក្នុងចំណោមអ្នកនិពន្ធ បើមិនដូច្នេះទេ Yuuri ភ័យខ្លាច ការយកចិត្តទុកដាក់ទាំងអស់នឹងទៅគាត់ ដែលជាអ្នកឈ្នះរង្វាន់ណូបែល ហើយមិនមែនទៅអ្នកនិពន្ធពិតប្រាកដនៃការរកឃើញនោះទេ។

តម្លៃនៃការពិសោធន៍ Miller-Urey ស្ថិតនៅលើការពិតដែលថាវាបានបង្ហាញថាផ្លេកបន្ទោរនៅក្នុងបរិយាកាសនៃផែនដីបុរាណក្នុងរយៈពេលជាច្រើនរយលានឆ្នាំអាចបណ្តាលឱ្យមានការបង្កើតម៉ូលេគុលសរីរាង្គដែលធ្លាក់ដោយទឹកភ្លៀងចូលទៅក្នុង "ស៊ុបបុព្វកាល" ( សូមមើលផងដែរទ្រឹស្តីនៃការវិវត្តន៍) ។ ប្រតិកម្មគីមីដែលមិនទាន់ត្រូវបានបង្កើតឡើងនៅក្នុង "ទំពាំងបាយជូរ" នេះអាចនាំឱ្យមានការបង្កើតកោសិការស់ដំបូង។ ក្នុងប៉ុន្មានឆ្នាំថ្មីៗនេះ សំណួរដ៏ធ្ងន់ធ្ងរបានកើតឡើងអំពីរបៀបដែលព្រឹត្តិការណ៍ទាំងនេះបានវិវត្ត ជាពិសេសវត្តមានអាម៉ូញាក់នៅក្នុងបរិយាកាសនៃផែនដីបុរាណបំផុតត្រូវបានចោទសួរ។ លើសពីនេះទៀត សេណារីយ៉ូជំនួសជាច្រើនត្រូវបានស្នើឡើង ដែលអាចនាំទៅដល់ការបង្កើតកោសិកាទីមួយ ចាប់ពីសកម្មភាពអង់ស៊ីមនៃម៉ូលេគុល RNA ជីវគីមី រហូតដល់ដំណើរការគីមីសាមញ្ញក្នុងជម្រៅមហាសមុទ្រ។ អ្នកវិទ្យាសាស្ត្រខ្លះថែមទាំងផ្តល់យោបល់ថាប្រភពដើមនៃជីវិតគឺទាក់ទងទៅនឹងវិទ្យាសាស្ត្រថ្មីនៃប្រព័ន្ធសម្របខ្លួនដ៏ស្មុគស្មាញ ហើយថាវាអាចទៅរួចដែលថាជីវិតគឺជាទ្រព្យសម្បត្តិដែលមិននឹកស្មានដល់នៃរូបធាតុដែលលេចឡើងភ្លាមៗនៅពេលជាក់លាក់ណាមួយ ហើយអវត្តមានពីផ្នែកធាតុផ្សំរបស់វា។ បច្ចុប្បន្ននេះ វិស័យចំណេះដឹងនេះកំពុងស្ថិតក្នុងដំណាក់កាលនៃការអភិវឌ្ឍន៍យ៉ាងឆាប់រហ័ស សម្មតិកម្មផ្សេងៗបានលេចឡើង ហើយកំពុងត្រូវបានសាកល្បងនៅក្នុងវា។ ពីទ្រឹស្តីនៃសម្មតិកម្មនេះ ទ្រឹស្ដីមួយអំពីរបៀបដែលបុព្វបុរសឆ្ងាយបំផុតរបស់យើងបានក្រោកឡើងគួរតែលេចចេញមក។

សូមមើលផងដែរ:

1953

Stanley Lloyd Miller, ខ. ឆ្នាំ 1930

អ្នកគីមីវិទ្យាអាមេរិក។ កើតនៅទីក្រុង Oakland រដ្ឋកាលីហ្វ័រញ៉ា គាត់បានទទួលការអប់រំនៅសាកលវិទ្យាល័យកាលីហ្វ័រញ៉ានៅប៊ឺកឡេ និងសាកលវិទ្យាល័យឈីកាហ្គោ។ ចាប់ផ្តើមនៅឆ្នាំ 1960 សកម្មភាពវិជ្ជាជីវៈរបស់ Miller ត្រូវបានផ្សារភ្ជាប់ជាចម្បងជាមួយសាកលវិទ្យាល័យកាលីហ្វ័រញ៉ានៅ San Diego ជាកន្លែងដែលគាត់បានកាន់តំណែងជាសាស្រ្តាចារ្យគីមីវិទ្យា។ សម្រាប់ការងាររបស់គាត់លើការពិសោធន៍ Miller-Urey គាត់បានទទួលងារជា Research Fellow នៅវិទ្យាស្ថានបច្ចេកវិទ្យាកាលីហ្វ័រញ៉ា។

Harold Clayton Urey, 1893-1981

អ្នកគីមីវិទ្យាអាមេរិក។ កើតនៅទីក្រុង Walkerton រដ្ឋ Indiana ជាកូនប្រុសរបស់បូជាចារ្យ។ គាត់បានសិក្សាផ្នែកសត្វវិទ្យានៅសាកលវិទ្យាល័យម៉ុនតាណា ហើយបានទទួលបណ្ឌិតផ្នែកគីមីវិទ្យាពីសាកលវិទ្យាល័យកាលីហ្វ័រញ៉ា ប៊ឺកឡេ។ គាត់បានត្រួសត្រាយផ្លូវក្នុងការប្រើប្រាស់វិធីសាស្ត្ររូបវន្តក្នុងគីមីវិទ្យា ហើយបានទទួលរង្វាន់ណូបែលគីមីវិទ្យាក្នុងឆ្នាំ 1934 សម្រាប់ការរកឃើញ deuterium ដែលជាអ៊ីសូតូបធ្ងន់នៃអ៊ីដ្រូសែន។ ក្រោយមកការងាររបស់គាត់ត្រូវបានផ្សារភ្ជាប់ជាចម្បងជាមួយនឹងការសិក្សាអំពីភាពខុសគ្នានៃអត្រានៃប្រតិកម្មគីមីនៅពេលប្រើអ៊ីសូតូបផ្សេងៗគ្នា។

ការពិសោធន៍ Miller-Urey គឺជាការពិសោធន៍បែបបុរាណដ៏ល្បីល្បាញ ដែលក្លែងធ្វើលក្ខខណ្ឌសម្មតិកម្មនៅផែនដីដំបូង ដើម្បីសាកល្បងលទ្ធភាពនៃការវិវត្តន៍គីមី។ ដឹកនាំនៅឆ្នាំ 1953 ដោយ Stanley Miller និង Harold Urey ។ ឧបករណ៍ដែលបានរចនាឡើងសម្រាប់ការពិសោធន៍រួមមានល្បាយនៃឧស្ម័នដែលត្រូវគ្នានឹងគំនិតនៅពេលនោះអំពីសមាសភាពនៃបរិយាកាសនៃផែនដីដំបូង ហើយការឆក់អគ្គិសនីបានឆ្លងកាត់វា។

ការពិសោធន៍ Miller-Urey ត្រូវបានគេចាត់ទុកថាជាការពិសោធន៍ដ៏សំខាន់បំផុតមួយក្នុងការសិក្សាអំពីប្រភពដើមនៃជីវិតនៅលើផែនដី។ ការវិភាគបឋមបានបង្ហាញពីវត្តមានរបស់អាស៊ីតអាមីណូចំនួន 5 នៅក្នុងល្បាយចុងក្រោយ។ ទោះជាយ៉ាងណាក៏ដោយ ការវិភាគឡើងវិញដែលត្រឹមត្រូវជាងដែលបានបោះពុម្ពក្នុងឆ្នាំ 2008 បានបង្ហាញថាការពិសោធន៍បានបណ្តាលឱ្យមានការបង្កើតអាស៊ីតអាមីណូចំនួន 22 ។

ការពិពណ៌នាអំពីការពិសោធន៍

ឧបករណ៍ដែលបានជួបប្រជុំគ្នាមានដបពីរដែលតភ្ជាប់ដោយបំពង់កែវក្នុងរង្វង់មួយ។ ឧស្ម័នដែលបំពេញប្រព័ន្ធគឺល្បាយនៃមេតាន (CH 4) អាម៉ូញាក់ (NH 3) អ៊ីដ្រូសែន (H 2) និងកាបូនម៉ូណូអុកស៊ីត (CO) ។ ដបទឹកមួយត្រូវបានបំពេញដោយទឹកពាក់កណ្តាល ដែលហួតនៅពេលដែលកំដៅ ហើយចំហាយទឹកបានធ្លាក់ចូលទៅក្នុងដបខាងលើ ដែលការឆក់អគ្គិសនីត្រូវបានអនុវត្តដោយប្រើអេឡិចត្រូត ធ្វើត្រាប់តាមការឆក់រន្ទះនៅលើផែនដីដំបូង។ តាមរយៈបំពង់ដែលត្រជាក់ ចំហាយ condensed បានត្រលប់ទៅដបទាបវិញ ដោយផ្តល់នូវឈាមរត់ថេរ។

បន្ទាប់ពីមួយសប្តាហ៍នៃការបន្តជិះកង់ Miller និង Urey បានរកឃើញថា 10-15% នៃកាបូនបានចូលទៅក្នុងទម្រង់សរីរាង្គ។ ប្រហែល 2% នៃកាបូនបានប្រែទៅជាអាស៊ីតអាមីណូដោយ glycine មានច្រើនបំផុត។ ជាតិស្ករ lipid និងអាស៊ីត nucleic ត្រូវបានគេរកឃើញផងដែរ។ ការពិសោធន៍ត្រូវបានធ្វើម្តងទៀតជាច្រើនដងក្នុងឆ្នាំ 1953-1954 ។ Miller បានប្រើឧបករណ៍ចំនួនពីរដែលមួយក្នុងចំណោមនោះ អ្វីដែលគេហៅថា។ "ភ្នំភ្លើង" មានការរឹតបន្តឹងជាក់លាក់មួយនៅក្នុងបំពង់ ដែលនាំឱ្យលំហូរចំហាយទឹកមានល្បឿនលឿនតាមរយៈធុងទឹកដែលតាមគំនិតរបស់គាត់ ក្លែងធ្វើសកម្មភាពភ្នំភ្លើងកាន់តែប្រសើរឡើង។ គួរឱ្យចាប់អារម្មណ៍ ការវិភាគឡើងវិញនៃសំណាករបស់ Miller ដែលធ្វើឡើង 50 ឆ្នាំក្រោយមកដោយសាស្រ្តាចារ្យ និងអតីតសហការីរបស់គាត់គឺ Jeffrey L. Bada ដោយប្រើវិធីសាស្រ្តស្រាវជ្រាវបែបទំនើប បានរកឃើញអាស៊ីតអាមីណូចំនួន 22 នៅក្នុងសំណាកពីឧបករណ៍ "ភ្នំភ្លើង" ពោលគឺច្រើនជាងការគិតពីមុន។ .

Miller និង Urey ផ្អែកលើការពិសោធន៍របស់ពួកគេលើគំនិតពីទសវត្សរ៍ឆ្នាំ 1950 អំពីសមាសភាពដែលអាចកើតមាននៃបរិយាកាសផែនដី។ បន្ទាប់ពីការពិសោធន៍របស់ពួកគេ អ្នកស្រាវជ្រាវជាច្រើនបានធ្វើការពិសោធន៍ស្រដៀងគ្នានៅក្នុងការកែប្រែផ្សេងៗ។ វាត្រូវបានបង្ហាញថាសូម្បីតែការផ្លាស់ប្តូរតិចតួចនៅក្នុងលក្ខខណ្ឌដំណើរការនិងសមាសភាពនៃល្បាយឧស្ម័ន (ឧទាហរណ៍ការបន្ថែមអាសូតឬអុកស៊ីហ៊្សែន) អាចនាំឱ្យមានការផ្លាស់ប្តូរយ៉ាងសំខាន់ទាំងនៅក្នុងម៉ូលេគុលសរីរាង្គលទ្ធផលនិងប្រសិទ្ធភាពនៃដំណើរការនៃការសំយោគរបស់ពួកគេ។ . នាពេលបច្ចុប្បន្ននេះ សំណួរអំពីសមាសភាពដែលអាចកើតមាននៃបរិយាកាសបឋមរបស់ផែនដីនៅតែបើកចំហ។ ទោះបីជាយ៉ាងណាក៏ដោយ វាត្រូវបានគេជឿថាសកម្មភាពភ្នំភ្លើងខ្ពស់នាពេលនោះក៏បានរួមចំណែកដល់ការបញ្ចេញនូវសមាសធាតុដូចជា កាបូនឌីអុកស៊ីត (CO 2) អាសូត អ៊ីដ្រូសែនស៊ុលហ្វីត (H 2 S) ស្ពាន់ធ័រឌីអុកស៊ីត (SO 2) ។

ការរិះគន់នៃការសន្និដ្ឋាននៃការពិសោធន៍

ការសន្និដ្ឋានអំពីលទ្ធភាពនៃការវិវត្តន៍គីមីដែលធ្វើឡើងនៅលើមូលដ្ឋាននៃការពិសោធន៍នេះត្រូវបានរិះគន់។

ដូចដែលវាច្បាស់ហើយ អំណះអំណាងចម្បងមួយរបស់អ្នករិះគន់គឺការខ្វះ chirality តែមួយនៅក្នុងអាស៊ីតអាមីណូសំយោគ។ ជាការពិតណាស់ អាស៊ីតអាមីណូដែលទទួលបានគឺជាល្បាយស្ទើរតែស្មើគ្នានៃ stereoisomers ខណៈពេលដែលអាស៊ីដអាមីណូនៃប្រភពដើមជីវសាស្រ្ត រួមទាំងសារធាតុដែលជាផ្នែកមួយនៃប្រូតេអ៊ីន ភាពលេចធ្លោនៃស្តេរ៉េអូអ៊ីសូមឺរមួយគឺជាលក្ខណៈណាស់។ សម្រាប់ហេតុផលនេះការសំយោគបន្ថែមទៀតនៃសារធាតុសរីរាង្គស្មុគស្មាញដែលស្ថិតនៅក្រោមជីវិតដោយផ្ទាល់ពីល្បាយលទ្ធផលគឺពិបាកណាស់។ យោងតាមអ្នករិះគន់ ទោះបីជាការសំយោគសារធាតុសរីរាង្គដ៏សំខាន់បំផុតត្រូវបានបង្ហាញយ៉ាងច្បាស់ក៏ដោយ ប៉ុន្តែការសន្និដ្ឋានដ៏វែងឆ្ងាយអំពីលទ្ធភាពនៃការវិវត្តន៍គីមីដែលទាញដោយផ្ទាល់ពីបទពិសោធន៍នេះមិនមានភាពយុត្តិធម៌ពេញលេញនោះទេ។

ច្រើនក្រោយមកក្នុងឆ្នាំ 2001 លោក Alan Saghatelyan បានបង្ហាញថាប្រព័ន្ធ peptide ចម្លងដោយខ្លួនឯងអាចបង្កើនប្រសិទ្ធភាពនៃម៉ូលេគុលនៃការបង្វិលជាក់លាក់មួយនៅក្នុងល្បាយប្រណាំង ដូច្នេះបង្ហាញថាភាពលេចធ្លោនៃ stereoisomers មួយអាចកើតឡើងដោយធម្មជាតិ។ លើសពីនេះទៀត វាត្រូវបានបង្ហាញថាមានលទ្ធភាពនៃការកើតឡើងដោយឯកឯងនៃ chirality នៅក្នុងប្រតិកម្មគីមីធម្មតា ហើយមានវិធីដែលគេស្គាល់ផងដែរក្នុងការសំយោគសារធាតុ stereoisomers មួយចំនួន រួមទាំងអ៊ីដ្រូកាបូន និងអាស៊ីតអាមីណូ នៅក្នុងវត្តមាននៃកាតាលីករសកម្មអុបទិក។ ទោះយ៉ាងណាក៏ដោយ មិនមានអ្វីជាក់លាក់ណាមួយបានកើតឡើងដោយផ្ទាល់នៅក្នុងការពិសោធន៍នេះទេ។

ពួកគេព្យាយាមដោះស្រាយបញ្ហា chirality តាមរបៀបផ្សេងទៀត ជាពិសេសតាមរយៈទ្រឹស្តីនៃការណែនាំសារធាតុសរីរាង្គដោយអាចម៍ផ្កាយ។

ជីវគីមីវិទូ Robert Shapiro បានចង្អុលបង្ហាញថាអាស៊ីតអាមីណូដែលត្រូវបានសំយោគដោយ Miller និង Urey គឺជាម៉ូលេគុលស្មុគស្មាញតិចជាងនុយក្លេអូទីត។ អាស៊ីតអាមីណូសាមញ្ញបំផុតទាំង 20 ដែលជាផ្នែកមួយនៃប្រូតេអ៊ីនធម្មជាតិមានអាតូមកាបូនតែ 2 ហើយអាស៊ីតអាមីណូ 17 ពីសំណុំដូចគ្នាមានប្រាំមួយឬច្រើនជាងនេះ។ អាស៊ីតអាមីណូ និងម៉ូលេគុលផ្សេងទៀតដែលសំយោគដោយ Miller និង Urey មានអាតូមកាបូនមិនលើសពីបី។ ហើយ nucleotides នៅក្នុងដំណើរការនៃការពិសោធន៍បែបនេះមិនដែលត្រូវបានបង្កើតឡើងទាល់តែសោះ។

Kuramshin A.I.

("HiZh", 2017, លេខ 7)

"Holy Grail" របស់អ្នកគីមីវិទ្យា និងជីវវិទូ គឺជាអាថ៌កំបាំងនៃប្រភពដើមនៃជីវិតនៅលើផែនដី។ មានសម្មតិកម្មជាច្រើនលើប្រធានបទនេះ ប៉ុន្តែសម្មតិកម្មនៃ abiogenesis នៅតែត្រូវបានចាត់ទុកថាមានភាពចុះសម្រុងគ្នាបំផុត យោងទៅតាម "សារធាតុនៃជីវិត" ត្រូវបានបង្កើតឡើងជាលទ្ធផលនៃភាពស្មុគស្មាញនៃប្រតិកម្មគីមីនៃសារធាតុសាមញ្ញក្រោមលក្ខខណ្ឌនៃ ផែនដីវ័យក្មេង។ ទឡ្ហីករណ៍ដ៏ធ្ងន់មួយនៅក្នុងការពេញចិត្តរបស់វាគឺការពិសោធន៍ដ៏ល្បីល្បាញរបស់ Miller-Urey ដែលក្នុងនោះអាស៊ីតអាមីណូដែលបង្កើតជាប្រូតេអ៊ីនត្រូវបានទទួលពីសមាសធាតុដែលគេចោទប្រកាន់នៃបរិយាកាស prebiotic របស់ផែនដី។ ៦៥ឆ្នាំក្រោយមក អ្នកស្រាវជ្រាវមកពីសាធារណរដ្ឋឆេក បានបង្ហាញថា មូលដ្ឋានអាសូតនៃ RNA ក៏អាចត្រូវបានបង្កើតឡើងក្រោមលក្ខខណ្ឌស្រដៀងគ្នា (ដំណើរការនៃបណ្ឌិត្យសភាវិទ្យាសាស្ត្រជាតិសហរដ្ឋអាមេរិកឆ្នាំ 2017, 114, 17, 4306-4311, doi: 10.1073/pnas.1700010114 ).
នៅឆ្នាំ 1952 អ្នកគីមីវិទ្យា Stanley Miller និង Harold Urey បានធ្វើអ្វីដែលបានក្លាយទៅជាការពិសោធន៍បុរាណ - ពួកគេបានក្លែងធ្វើដំណើរការដែលអាចកើតឡើងនៅក្នុងបរិយាកាសនៃផែនដីបុរាណដើម្បីសាកល្បងលទ្ធភាពនៃ abiogenesis ។ ល្បាយឧស្ម័នដែលគេឱ្យឈ្មោះថា ទឹក មេតាន អាម៉ូញាក់ កាបូនម៉ូណូអុកស៊ីត និងអ៊ីដ្រូសែន ដាច់ដោយឡែកពីគ្នាក្នុងដបកែវ ត្រូវទទួលរងការឆក់អគ្គិសនី ពីពេលមួយទៅពេលមួយផ្គត់ផ្គង់ផ្នែកស្រស់នៃចំហាយទឹក។ នៅក្នុងរបៀបនេះប្រតិកម្មត្រូវបានអនុវត្តប្រហែលមួយសប្តាហ៍។
ការវិភាគលទ្ធផល មីលល័រ និងអ៊ុយរ៉េ កំណត់អត្តសញ្ញាណអាស៊ីតអាមីណូ glycine, α-alanine និង β-alanine ដោយមិនច្បាស់លាស់នៅក្នុងនោះ ហើយក៏ទទួលបានភស្តុតាងសម្រាប់ការបង្កើតអាស៊ីតអាមីណូផ្សេងទៀតដែលបង្កើតជាប្រូតេអ៊ីនទំនើប។ ជាច្រើនទសវត្សរ៍ក្រោយមក នៅពេលដែលឧបករណ៍ដ៏មានឥទ្ធិពលបានបង្ហាញខ្លួននៅក្នុងឧបករណ៍នៃគីមីវិទ្យាវិភាគ អាស៊ីតអាមីណូប្រូតេអ៊ីនចំនួន 18 ក្នុងចំណោម 20 ត្រូវបានរកឃើញនៅក្នុងដំណោះស្រាយនោះ (ជាសំណាងល្អវាត្រូវបានរក្សាទុកនៅក្នុងអំពែរបិទជិតនៅក្នុងតុរបស់ Yuuri គ្រប់ពេលវេលា ហើយបន្ទាប់ពីការស្លាប់របស់គាត់ នៅក្នុងកម្មសិទ្ធិរបស់សិស្សរបស់គាត់) ។ ពីរដែលនៅសល់គឺ cysteine និង methionine បានបរាជ័យដោយសាមញ្ញដោយសារតែមិនមានប្រភពនៃស្ពាន់ធ័រនៅក្នុងការពិសោធន៍ដើមរបស់ Miller និង Urey ។
ទោះបីជាលទ្ធផលទាំងនេះតែងតែត្រូវបានចាត់ទុកថាជាអំណះអំណាងដ៏ខ្លាំងក្លាមួយក្នុងការពេញចិត្តនៃគំនិតនៃ abiogenesis ក៏ដោយ ក៏មានការរិះគន់ផងដែរ។ ការអះអាងចម្បងរបស់អ្នករិះគន់៖ នៅពេលធ្វើត្រាប់តាមបរិយាកាសនៃផែនដីដំបូង អ្នកស្រាវជ្រាវបានយកល្បាយឧស្ម័នដែលមានសមត្ថភាពកាត់បន្ថយខ្លាំងពេក លើសពីនេះអាស៊ីតអាមីណូសម្រាប់ការកើតនៃជីវិត។
មិនគ្រប់គ្រាន់ទេ យើងត្រូវការនុយក្លេអូទីតបន្ថែមទៀត។
ចាប់តាំងពីពេលនោះមក ការពិសោធន៍ជាច្រើនត្រូវបានអនុវត្ត ដែលក្នុងនោះវាអាចទទួលបានទាំងមូលដ្ឋានអាសូត និងនុយក្លេអូទីតពីម៉ូលេគុលសាមញ្ញ (សម្រាប់ព័ត៌មានលម្អិត សូមមើល។ ) និយោជិតនៃវិទ្យាស្ថានគីមីវិទ្យារូបវិទ្យានៃបណ្ឌិត្យសភាវិទ្យាសាស្ត្រនៃសាធារណរដ្ឋឆេកដែលធ្វើការក្រោមការណែនាំរបស់Svätopluk Civish បានសម្រេចចិត្តបង្កើតការពិសោធន៍ចាស់ឡើងវិញដោយផ្លាស់ប្តូរលក្ខខណ្ឌរបស់វា។ អ្វីៗជាច្រើននៅក្នុងកំណែថ្មីនៅតែដដែល - ល្បាយឧស្ម័នកាត់បន្ថយពី NH 3 , CO និង H 2 អូ ការជំរុញអគ្គិសនី។ ទោះជាយ៉ាងណាក៏ដោយ ក្រុមអ្នកស្រាវជ្រាវបានបន្ថែមការបំភាយប្រព័ន្ធជាមួយនឹងឡាស៊ែរដ៏មានអានុភាព - តាមគំនិតរបស់ពួកគេ វាគួរតែមានការក្លែងបន្លំការហូរចេញពីប្លាស្មានៅក្នុងបរិយាកាសផែនដី ដែលកើតឡើងដោយសារតែរលកឆក់ដែលបណ្តាលមកពីអាចម៍ផ្កាយធំៗធ្លាក់មកផែនដីជាទៀងទាត់។ ជាលទ្ធផល ពួកគេអាចទទួលបានមិនត្រឹមតែអាស៊ីតអាមីណូប៉ុណ្ណោះទេ ថែមទាំងមូលដ្ឋានអាសូតទាំងអស់នៃអាស៊ីត ribonucleic ផងដែរ។
ប្រតិកម្មដែលកំពុងដំណើរការនៅក្នុងការពិសោធន៍ត្រូវបានពិពណ៌នាដោយអ្នកនិពន្ធដូចខាងក្រោម។ Formamide HC(O)NH 2 និងអ៊ីដ្រូសែន cyanide HCN ដែលបន្ទាប់មកធ្វើអន្តរកម្ម ផ្តល់ guanine មូលដ្ឋានអាសូត។ មូលដ្ឋានអាសូត canonical ផ្សេងទៀត - uracil, cytosine និង adenine - ត្រូវបានបង្កើតឡើងក្នុងបរិមាណតិចតួចជាង guanine ប៉ុន្តែវត្តមានរបស់ពួកគេក៏ត្រូវបានបញ្ជាក់ផងដែរ។ ផលិតផលប្រតិកម្មក៏មានផ្ទុកអ៊ុយ និងអាស៊ីតអាមីណូផងដែរ។
អ្នកស្រាវជ្រាវបានសង្កត់ធ្ងន់ថាការពិសោធន៍របស់ពួកគេមិនបានស្វែងរកដើម្បីបដិសេធសម្មតិកម្មជំនួសនៃ abiogenesis នោះទេប៉ុន្តែដើម្បីបង្ហាញថាសមាសធាតុ RNA អាចត្រូវបានបង្កើតឡើងតាមវិធីផ្សេងៗ។

វិបផតថលសម្រាប់សិស្ស។ ការបណ្តុះបណ្តាលខ្លួនឯង

អត្ថបទ​ដែល​ទាក់ទង

អត្ថបទដែលទាក់ទង