Scheme ng eksperimento ni Miller. Matagumpay na inulit ng mga siyentipiko ang eksperimento sa pinagmulan ng mga amino acid

Ang mga molekula na kailangan para sa buhay ay maaaring nagmula sa mga reaksiyong kemikal sa bukang-liwayway ng pag-unlad ng Earth.

4.5 bilyong taon na ang nakalilipas, nang bumangon ang Earth, ito ay isang mainit, walang buhay na bola. Sa ngayon, sagana dito ang iba't ibang anyo ng buhay. Kaugnay nito, ang tanong ay lumitaw: anong mga pagbabago ang naganap sa ating planeta mula sa sandali ng pagbuo nito hanggang sa kasalukuyan, at higit sa lahat, paano lumitaw ang mga molekula na bumubuo ng mga buhay na organismo sa walang buhay na Earth? Noong 1953, isang eksperimento ang isinagawa sa Unibersidad ng Chicago na ngayon ay naging isang klasiko. Ipinakita niya sa mga siyentipiko ang paraan upang masagot ang pangunahing tanong na ito.

Noong 1953, si Harold Urey ay isa nang Nobel laureate, at si Stanley Miller ay kanyang nagtapos na estudyante lamang. Ang ideya ng eksperimento ni Miller ay simple: sa isang semi-basement na laboratoryo, muling ginawa niya ang kapaligiran ng pinaka sinaunang Earth, tulad ng dati, ayon sa mga siyentipiko, at mula sa gilid ay pinanood niya ang nangyayari. Sa suporta ni Yuri, nag-assemble siya ng isang simpleng apparatus mula sa isang glass spherical flask at tubes, kung saan ang mga evaporated substance ay umikot sa closed circuit, lumamig, at bumalik sa flask. Pinuno ni Miller ang flask ng mga gas na pinaniniwalaan ni Urey at ng Russian biochemist na si Alexander Oparin (1894–1980) na nasa atmospera sa bukang-liwayway ng pagbuo ng Earth—singaw ng tubig, hydrogen, methane, at ammonia. Upang gayahin ang init ng araw, pinainit ni Miller ang flask sa isang Bunsen burner, at upang makakuha ng analogue ng mga kidlat, ipinasok niya ang dalawang electrodes sa isang glass tube. Ayon sa kanyang plano, ang materyal, evaporating mula sa prasko, ay kailangang pumasok sa tubo at malantad sa isang electric spark discharge. Pagkatapos nito, ang materyal ay kailangang palamig at ibalik sa prasko, kung saan nagsimula muli ang buong ikot.

Pagkatapos ng dalawang linggo ng pagpapatakbo ng system, ang likido sa prasko ay nagsimulang makakuha ng madilim na pula-kayumanggi na kulay. Sinuri ni Miller ang likidong ito at natagpuan ang mga amino acid dito - ang mga pangunahing istrukturang yunit ng mga protina. Kaya ang mga siyentipiko ay may pagkakataon na pag-aralan ang pinagmulan ng buhay sa mga tuntunin ng mga pangunahing proseso ng kemikal. Simula noong 1953, ang mga sopistikadong bersyon ng eksperimento ng Miller-Urey, gaya ng nakilala na nito, ay gumawa ng lahat ng uri ng biological molecule—kabilang ang mga kumplikadong protina na kailangan para sa metabolismo ng cell at ang mga fatty molecule na tinatawag na lipid na bumubuo ng mga cell membrane. Tila, ang parehong resulta ay maaari ding makuha sa pamamagitan ng paggamit ng iba pang pinagmumulan ng enerhiya sa halip na mga electric discharges - halimbawa, init at ultraviolet radiation. Kaya halos walang alinlangan na ang lahat ng mga sangkap na kinakailangan para sa pagpupulong ng cell ay maaaring makuha sa mga reaksiyong kemikal na naganap sa Earth noong sinaunang panahon.

Ang halaga ng eksperimento sa Miller-Urey ay nakasalalay sa katotohanan na ipinakita nito na ang pagkislap ng kidlat sa kapaligiran ng sinaunang Daigdig sa loob ng ilang daang milyong taon ay maaaring maging sanhi ng pagbuo ng mga organikong molekula na nahulog kasama ng ulan sa "primordial soup" (tingnan din ang Teorya ng Ebolusyon). Ang mga reaksiyong kemikal na hindi pa naitatag sa "sabaw" na ito ay maaaring humantong sa pagbuo ng mga unang nabubuhay na selula. Sa mga nagdaang taon, ang mga seryosong tanong ay lumitaw tungkol sa kung paano nabuo ang mga kaganapang ito, lalo na, ang pagkakaroon ng ammonia sa atmospera ng pinaka sinaunang Earth ay tinatanong. Bilang karagdagan, ang ilang mga alternatibong senaryo ay iminungkahi na maaaring humantong sa pagbuo ng unang cell, mula sa aktibidad ng enzymatic ng isang biochemical RNA molecule hanggang sa mga simpleng proseso ng kemikal sa kalaliman ng karagatan. Iminumungkahi pa ng ilang siyentipiko na ang pinagmulan ng buhay ay nauugnay sa bagong agham ng

Tungkol sa kung bakit hindi mo gusto ang mga eksperimento, tungkol sa mga pakinabang ng mga seminar, ang maharlika ng isang pinunong siyentipiko at ang paglitaw ng buhay laban sa backdrop ng Cold War, sinasabi namin sa aming seksyon na "Kasaysayan ng Agham".

Si Stanley Miller ay ipinanganak noong 1930 sa isang abogado at guro sa paaralan. Mula sa pagkabata, ang batang lalaki ay mahilig magbasa, mag-aral ng mabuti, mahalin ang kalikasan, pumunta sa paglalakad kasama ang mga boy scout. Kasunod ng kanyang kapatid, pumasok siya sa Unibersidad ng California, tulad niya, upang mag-aral ng kimika. Dahil madaling nakapasa sa kursong unibersidad, lumipat siya sa Unibersidad ng Chicago, na nag-alok sa kanya ng isang posisyon bilang isang katulong (pagkatapos ng pagkamatay ng kanyang ama, hindi na niya kayang mag-aral lamang). Nagsimula ang isang mahaba at mahirap na paghahanap para sa isang paksa para sa karagdagang trabaho, isang lugar kung saan ilalapat ang kanilang kaalaman at maliwanag na pag-iisip.

Isinasaalang-alang ang pag-eeksperimento na "walang laman, nakakaubos ng oras at hindi masyadong mahalaga" (o maaaring magastos lang), bumaling si Miller sa mga teoretikal na problema. Isa sa mga propesor na ang trabaho ay nakakuha ng atensyon ni Miller ay si Edward Teller, na nag-aral ng synthesis ng mga elemento ng kemikal sa mga bituin.

Gayunpaman, ang Stanley Miller na pinag-uusapan natin ngayon ay "ipinanganak" noong taglagas ng 1951, nang magsimula siyang dumalo sa mga seminar ni Propesor Harold Urey, na sa oras na iyon ay isang Nobel laureate (para sa pagtuklas ng deuterium). Si Urey noong panahong iyon ay dinala ng cosmochemistry, ang ebolusyon ng mga elemento ng kemikal sa mga bituin at planeta, at gumawa ng isang palagay tungkol sa komposisyon ng unang bahagi ng kapaligiran ng Earth. Naniniwala siya na ang synthesis ng mga organikong sangkap ay posible sa mga kapaligirang katulad ng atmospera ng sinaunang daigdig. Ang mga ideyang ito ay nabighani kay Miller (kaya't naalala niya ang mga detalye ng mga lektura pagkaraan ng mga dekada), at nagpatuloy siya sa kanyang pananaliksik kay Urey.

Harold Urey

Wikimedia Commons

Kaya, tinalakay ni Miller ang isang problema na umaakit sa maraming siyentipiko. Nagtalo sina William Harvey, Francesco Redi, Louis Pasteur, Lazzaro Spallanzani, Jakob Berzelius, Friedrich Wöhler tungkol sa kung ang mga bagay na may buhay ay maaaring lumitaw mula sa mga bagay na hindi nabubuhay (at hindi pa ito ang lahat ng naisulat na natin sa History of Science).

Hindi humupa ang kontrobersya kahit noong ika-20 siglo. Dito gumawa ng malaking kontribusyon ang ating kababayan na si Alexander Oparin. Noong 1920s, inilathala niya ang isang artikulong "On the Origin of Life", kung saan binalangkas niya ang kanyang teorya ng pinagmulan ng mga nabubuhay na bagay mula sa "primordial soup". Iminungkahi ni Oparin na ang paglitaw ng mga organikong sangkap ay posible sa mga lugar na may mataas na konsentrasyon ng mga macromolecular compound. Kapag ang mga nasabing zone ay nakakuha ng isang shell na bahagyang naghihiwalay sa kanila mula sa kapaligiran, sila ay naging mga coacervate na patak - ang pangunahing konsepto ng teorya ng Oparin-Haldane (sa halos parehong oras, ang mga katulad na ideya ay binuo ng British biologist na si John Haldane). Sa loob ng mga patak na ito, maaaring mabuo ang mga simpleng organikong sangkap, na sinusundan ng mga kumplikadong compound: mga protina, mga amino acid. Sa pamamagitan ng pagsipsip ng mga substance mula sa kapaligiran, ang mga droplet ay maaaring lumaki at mahati.

Ngunit bumalik sa Miller. Sa una, ang kanyang sigasig at pagnanais na ayusin ang ilang uri ng eksperimento at subukan ang teorya ay hindi nakahanap ng simpatiya kay Yuri sa una: ang isang nagtapos na mag-aaral ay hindi dapat umakyat sa hindi alam, mas mabuti kung gumawa siya ng isang bagay na mas simple. Sa huli, sumuko ang propesor, ngunit binigyan si Miller ng isang taon. Walang magiging resulta, kailangang baguhin ang paksa.

Si Miller ay nagsimulang magtrabaho: kinuha niya ang data ni Urey sa komposisyon ng maagang kapaligiran at iminungkahi na ang synthesis ng mga compound na kinakailangan para sa paglitaw ng buhay ay maaaring pasiglahin ng isang electric discharge (pinaniniwalaan na ang kidlat ay hindi karaniwan sa Earth kahit na sa sinaunang panahon). Ang setup ay binubuo ng dalawang flasks na konektado ng mga glass tube. Sa ibabang prasko ay mayroong isang likido, sa itaas - isang halo ng mga gas: mitein, ammonia at hydrogen - at singaw. Ang mga electrodes ay konektado din sa itaas na prasko, na lumilikha ng isang paglabas ng kuryente. Sa iba't ibang lugar, ang sistemang ito ay pinainit at pinalamig, at ang sangkap ay patuloy na nagpapalipat-lipat.

Miller Experiment - Urey

Wikimedia Commons

Pagkatapos ng isang linggo, itinigil ang eksperimento at inilabas ang prasko na may pinalamig na likido. Natagpuan ni Miller na 10-15% ng carbon ay napunta sa organikong anyo. Gamit ang chromatography ng papel, napansin niya ang mga bakas ng glycine (lumabas na sila sa ikalawang araw ng eksperimento), alpha- at beta-aminopropionic acid, aspartic at alpha-aminobutyric acid.

Ipinakita ni Miller kay Urey ang katamtaman ngunit makabuluhang mga resultang ito (pinatunayan nila ang posibilidad ng paglitaw ng mga organiko sa mga kondisyon ng unang bahagi ng Daigdig), at inilathala ng mga siyentipiko, bagaman walang mga problema, sa journal Science. Si Miller lamang ang nakalista sa mga may-akda, kung hindi man, natakot si Yuuri, ang lahat ng atensyon ay mapupunta sa kanya, ang Nobel laureate, at hindi sa tunay na may-akda ng pagtuklas.

Ang mga molekula na kailangan para sa buhay ay maaaring nagmula sa mga reaksiyong kemikal sa bukang-liwayway ng pag-unlad ng Earth.

4.5 bilyong taon na ang nakalilipas, nang bumangon ang Earth, ito ay isang mainit, walang buhay na bola. Sa ngayon, sagana dito ang iba't ibang anyo ng buhay. Kaugnay nito, ang tanong ay lumitaw: anong mga pagbabago ang naganap sa ating planeta mula sa sandali ng pagbuo nito hanggang sa kasalukuyan, at higit sa lahat, paano lumitaw ang mga molekula na bumubuo ng mga buhay na organismo sa walang buhay na Earth? Noong 1953, isang eksperimento ang isinagawa sa Unibersidad ng Chicago na ngayon ay naging isang klasiko. Ipinakita niya sa mga siyentipiko ang paraan upang masagot ang pangunahing tanong na ito.

Noong 1953, si Harold Urey ay isa nang Nobel laureate, at si Stanley Miller ay kanyang nagtapos na estudyante lamang. Ang ideya ng eksperimento ni Miller ay simple: sa isang semi-basement na laboratoryo, muling ginawa niya ang kapaligiran ng pinaka sinaunang Earth, tulad ng dati, ayon sa mga siyentipiko, at mula sa gilid ay pinanood niya ang nangyayari. Sa suporta ni Yuri, nag-assemble siya ng isang simpleng apparatus mula sa isang glass spherical flask at tubes, kung saan ang mga evaporated substance ay umikot sa closed circuit, lumamig, at bumalik sa flask. Pinuno ni Miller ang flask ng mga gas na pinaniniwalaan ni Urey at ng Russian biochemist na si Alexander Oparin (1894–1980) na nasa atmospera sa bukang-liwayway ng pagbuo ng Earth—singaw ng tubig, hydrogen, methane, at ammonia. Upang gayahin ang init ng araw, pinainit ni Miller ang flask sa isang Bunsen burner, at upang makakuha ng analogue ng mga kidlat, ipinasok niya ang dalawang electrodes sa isang glass tube. Ayon sa kanyang plano, ang materyal, evaporating mula sa prasko, ay kailangang pumasok sa tubo at malantad sa isang electric spark discharge. Pagkatapos nito, ang materyal ay kailangang palamig at ibalik sa prasko, kung saan nagsimula muli ang buong ikot.

Pagkatapos ng dalawang linggo ng pagpapatakbo ng system, ang likido sa prasko ay nagsimulang makakuha ng madilim na pula-kayumanggi na kulay. Sinuri ni Miller ang likidong ito at natagpuan ang mga amino acid dito - ang mga pangunahing istrukturang yunit ng mga protina. Kaya ang mga siyentipiko ay may pagkakataon na pag-aralan ang pinagmulan ng buhay sa mga tuntunin ng mga pangunahing proseso ng kemikal. Simula noong 1953, ang mga sopistikadong bersyon ng eksperimento ng Miller-Urey, gaya ng nakilala na nito, ay gumawa ng lahat ng uri ng biological molecule—kabilang ang mga kumplikadong protina na kailangan para sa metabolismo ng cell at ang mga fatty molecule na tinatawag na lipid na bumubuo ng mga cell membrane. Tila, ang parehong resulta ay maaari ding makuha sa pamamagitan ng paggamit ng iba pang pinagmumulan ng enerhiya sa halip na mga electric discharges - halimbawa, init at ultraviolet radiation. Kaya halos walang alinlangan na ang lahat ng mga sangkap na kinakailangan para sa pagpupulong ng cell ay maaaring makuha sa mga reaksiyong kemikal na naganap sa Earth noong sinaunang panahon.

Ang halaga ng eksperimento sa Miller-Urey ay nakasalalay sa katotohanan na ipinakita nito na ang kidlat na kumikislap sa kapaligiran ng sinaunang Daigdig sa loob ng ilang daang milyong taon ay maaaring maging sanhi ng pagbuo ng mga organikong molekula na nahulog kasama ng ulan sa "primordial soup" ( Tingnan din Teorya ng Ebolusyon). Ang mga reaksiyong kemikal na hindi pa naitatag sa "sabaw" na ito ay maaaring humantong sa pagbuo ng mga unang nabubuhay na selula. Sa mga nagdaang taon, ang mga seryosong tanong ay lumitaw tungkol sa kung paano nabuo ang mga kaganapang ito, lalo na, ang pagkakaroon ng ammonia sa atmospera ng pinaka sinaunang Earth ay tinatanong. Bilang karagdagan, ang ilang mga alternatibong senaryo ay iminungkahi na maaaring humantong sa pagbuo ng unang cell, mula sa aktibidad ng enzymatic ng isang biochemical RNA molecule hanggang sa mga simpleng proseso ng kemikal sa kalaliman ng karagatan. Iminumungkahi pa nga ng ilang siyentipiko na ang pinagmulan ng buhay ay nauugnay sa bagong agham ng mga kumplikadong adaptive system at posibleng ang buhay ay isang hindi inaasahang pag-aari ng bagay na biglang lumilitaw sa isang tiyak na sandali at wala sa mga bahagi nito. Sa ngayon, ang larangan ng kaalaman na ito ay sumasailalim sa isang panahon ng mabilis na pag-unlad, iba't ibang mga hypotheses ang lumilitaw at sinusubok dito. Mula sa maelstrom na ito ng mga hypotheses, isang teorya kung paano lumitaw ang ating pinakamalayong mga ninuno.

Tingnan din:

1953

Stanley Lloyd Miller, b. 1930

Amerikanong botika. Ipinanganak sa Oakland, California, nag-aral siya sa Unibersidad ng California sa Berkeley at Unibersidad ng Chicago. Simula noong 1960, ang mga propesyonal na aktibidad ni Miller ay pangunahing nauugnay sa Unibersidad ng California sa San Diego, kung saan hawak niya ang posisyon ng propesor ng kimika. Para sa kanyang trabaho sa eksperimento ng Miller-Urey, ginawaran siya ng titulong Research Fellow sa California Institute of Technology.

Harold Clayton Urey, 1893-1981

Amerikanong botika. Ipinanganak sa Walkerton, Indiana, ang anak ng isang pari. Nag-aral siya ng zoology sa University of Montana at natanggap ang kanyang PhD sa chemistry mula sa University of California, Berkeley. Pinangunahan niya ang paggamit ng mga pisikal na pamamaraan sa kimika at ginawaran ng Nobel Prize sa Chemistry noong 1934 para sa pagtuklas ng deuterium, ang mabigat na isotope ng hydrogen. Nang maglaon, ang kanyang trabaho ay pangunahing nauugnay sa pag-aaral ng mga pagkakaiba sa rate ng mga reaksiyong kemikal kapag gumagamit ng iba't ibang isotopes.

Ang eksperimento ng Miller-Urey ay isang sikat na klasikong eksperimento na nag-simulate ng hypothetical na mga kondisyon sa unang bahagi ng Earth upang subukan ang posibilidad ng chemical evolution. Isinagawa noong 1953 nina Stanley Miller at Harold Urey. Ang apparatus na idinisenyo para sa eksperimento ay may kasamang pinaghalong mga gas na tumutugma sa mga ideya noon tungkol sa komposisyon ng atmospera ng unang bahagi ng Earth, at mga discharge ng kuryente na dumaan dito.

Ang eksperimento ng Miller-Urey ay itinuturing na isa sa pinakamahalagang eksperimento sa pag-aaral ng pinagmulan ng buhay sa Earth. Ang pangunahing pagsusuri ay nagpakita ng pagkakaroon ng 5 amino acid sa huling pinaghalong. Gayunpaman, ang isang mas tumpak na muling pagsusuri na inilathala noong 2008 ay nagpakita na ang eksperimento ay nagresulta sa pagbuo ng 22 amino acid.

Paglalarawan ng eksperimento

Ang naka-assemble na apparatus ay binubuo ng dalawang flasks na konektado ng mga glass tube sa isang cycle. Ang gas na pumupuno sa sistema ay pinaghalong methane (CH 4), ammonia (NH 3), hydrogen (H 2) at carbon monoxide (CO). Ang isang prasko ay kalahating puno ng tubig, na sumingaw kapag pinainit at ang singaw ng tubig ay nahulog sa itaas na prasko, kung saan ang mga paglabas ng kuryente ay inilapat gamit ang mga electrodes, na ginagaya ang mga paglabas ng kidlat sa unang bahagi ng Earth. Sa pamamagitan ng isang cooled tube, ang condensed vapor ay bumalik sa lower flask, na nagbibigay ng patuloy na sirkulasyon.

Pagkatapos ng isang linggo ng tuluy-tuloy na pagbibisikleta, nalaman nina Miller at Urey na 10-15% ng carbon ay napunta sa organikong anyo. Humigit-kumulang 2% ng carbon ay nasa anyo ng mga amino acid, na ang glycine ang pinakamarami sa mga ito. Natagpuan din ang mga asukal, lipid at nucleic acid precursor. Ang eksperimento ay inulit ng maraming beses noong 1953-1954. Gumamit si Miller ng dalawang bersyon ng apparatus, isa sa mga ito, ang tinatawag na. "bulkan", ay may isang tiyak na pagsisikip sa tubo, na humantong sa isang pinabilis na daloy ng singaw ng tubig sa pamamagitan ng discharge flask, na, sa kanyang opinyon, mas mahusay na kunwa aktibidad ng bulkan. Kapansin-pansin, ang muling pagsusuri ng mga sample ni Miller, na isinagawa makalipas ang 50 taon ng Propesor at ng kanyang dating kolaborator na si Jeffrey L. Bada, gamit ang mga makabagong pamamaraan ng pagsasaliksik, ay nakakita ng 22 amino acid sa mga sample mula sa "volcanic" apparatus, iyon ay, higit pa kaysa sa itinuring na mas maaga. .

Ibinatay nina Miller at Urey ang kanilang mga eksperimento sa mga ideya mula noong 1950s tungkol sa posibleng komposisyon ng kapaligiran ng Earth. Pagkatapos ng kanilang mga eksperimento, maraming mga mananaliksik ang nagsagawa ng mga katulad na eksperimento sa iba't ibang mga pagbabago. Ipinakita na kahit na ang maliliit na pagbabago sa mga kondisyon ng proseso at ang komposisyon ng pinaghalong gas (halimbawa, ang pagdaragdag ng nitrogen o oxygen) ay maaaring humantong sa napakalaking pagbabago sa parehong nagreresultang mga organikong molekula at ang kahusayan ng proseso ng kanilang synthesis. . Sa kasalukuyan, ang tanong tungkol sa posibleng komposisyon ng pangunahing atmospera ng Earth ay nananatiling bukas. Gayunpaman, pinaniniwalaan na ang mataas na aktibidad ng bulkan noong panahong iyon ay nag-ambag din sa pagpapalabas ng mga bahagi tulad ng carbon dioxide (CO 2), nitrogen, hydrogen sulfide (H 2 S), sulfur dioxide (SO 2).


Pagpuna sa mga konklusyon ng eksperimento

Ang mga konklusyon tungkol sa posibilidad ng ebolusyon ng kemikal, na ginawa batay sa eksperimentong ito, ay pinupuna.

Bilang ito ay nagiging malinaw, ang isa sa mga pangunahing argumento ng mga kritiko ay ang kakulangan ng isang solong chirality sa synthesized amino acids. Sa katunayan, ang mga amino acid na nakuha ay halos pantay na halo ng mga stereoisomer, habang para sa mga amino acid ng biological na pinagmulan, kabilang ang mga bahagi ng mga protina, ang pamamayani ng isa sa mga stereoisomer ay medyo katangian. Para sa kadahilanang ito, ang karagdagang synthesis ng kumplikadong mga organikong sangkap na pinagbabatayan ng buhay nang direkta mula sa nagresultang timpla ay mahirap. Ayon sa mga kritiko, kahit na ang synthesis ng pinakamahalagang organikong sangkap ay malinaw na ipinakita, ang malawak na konklusyon tungkol sa posibilidad ng ebolusyon ng kemikal, na direktang nakuha mula sa karanasang ito, ay hindi ganap na nabigyang-katwiran.

Nang maglaon, noong 2001, ipinakita ni Alan Saghatelyan na ang mga self-replicating peptide system ay epektibong nakapagpapalaki ng mga molekula ng isang tiyak na pag-ikot sa isang racemic mixture, kaya nagpapakita na ang pamamayani ng isa sa mga stereoisomer ay maaaring natural na lumabas. Bilang karagdagan, ipinakita na may posibilidad ng kusang paglitaw ng chirality sa maginoo na mga reaksyong kemikal, at mayroon ding mga kilalang paraan upang synthesize ang isang bilang ng mga stereoisomer, kabilang ang mga hydrocarbon at amino acid, sa pagkakaroon ng mga optically active catalysts. Gayunpaman, walang ganoong uri na direktang nangyari sa eksperimentong ito.

Sinusubukan nilang lutasin ang problema ng chirality sa iba pang mga paraan, sa partikular, sa pamamagitan ng teorya ng pagpapakilala ng organikong bagay ng meteorites.

Itinuro ng biochemist na si Robert Shapiro na ang mga amino acid na na-synthesize nina Miller at Urey ay hindi gaanong kumplikadong mga molekula kaysa sa mga nucleotide. Ang pinakasimple sa 20 amino acid na iyon na bahagi ng natural na mga protina ay may dalawang carbon atoms lamang, at 17 amino acid mula sa parehong set ay may anim o higit pa. Ang mga amino acid at iba pang mga molecule na na-synthesize nina Miller at Urey ay naglalaman ng hindi hihigit sa tatlong carbon atoms. At ang mga nucleotide sa proseso ng naturang mga eksperimento ay hindi kailanman nabuo.

Kuramshin A.I.

("HiZh", 2017, No. 7)

Ang "Holy Grail" ng mga chemist at biologist ay ang misteryo ng pinagmulan ng buhay sa Earth. Mayroong maraming mga hypotheses sa paksang ito, ngunit ang hypothesis ng abiogenesis ay itinuturing pa rin na pinaka-magkatugma, ayon sa kung saan ang "mga sangkap ng buhay" ay nabuo bilang isang resulta ng isang kumplikadong kaskad ng mga reaksiyong kemikal ng medyo simpleng mga sangkap sa ilalim ng mga kondisyon ng batang Earth. Ang isang mabigat na argumento sa pabor nito ay ang sikat na Miller-Urey na eksperimento, kung saan ang mga amino acid na bumubuo sa mga protina ay nakuha mula sa mga di-umano'y bahagi ng prebiotic na kapaligiran ng Earth. Pagkalipas ng 65 taon, ipinakita ng mga mananaliksik mula sa Czech Republic na ang mga nitrogenous base ng RNA ay maaari ding mabuo sa ilalim ng katulad na mga kondisyon (Proceedings of the National Academy of Sciences USA, 2017, 114, 17, 4306-4311, doi: 10.1073/pnas.1700010114 ).
Noong 1952, ang mga chemist na sina Stanley Miller at Harold Urey ay nagsagawa ng naging isang klasikong eksperimento - ginaya nila ang mga proseso na maaaring maganap sa atmospera ng sinaunang Earth upang subukan ang posibilidad ng abiogenesis. Ang isang pinainit na gas na pinaghalong tubig, mitein, ammonia, carbon monoxide at hydrogen, na nakahiwalay sa isang glass flask, ay sumailalim sa mga discharge ng kuryente, paminsan-minsan na nagbibigay ng mga sariwang bahagi ng singaw ng tubig. Sa mode na ito, ang reaksyon ay isinasagawa nang halos isang linggo.
Sa pagsusuri sa nagresultang solusyon, sina Miller at Urey ay malinaw na natukoy ang mga amino acid na glycine, α-alanine, at β-alanine sa loob nito, at nakakuha din ng ebidensya para sa pagbuo ng iba pang mga amino acid na bumubuo sa mga modernong protina. Pagkalipas ng mga dekada, nang lumitaw ang mas makapangyarihang mga instrumento sa toolkit ng analytical chemistry, 18 sa 20 proteinogenic amino acid ang natagpuan sa mismong solusyon na iyon (sa kabutihang palad, ito ay itinago sa isang selyadong ampoule sa mesa ni Yuuri sa lahat ng oras na ito, at pagkatapos ng kanyang kamatayan, sa pag-aari ng kanyang mag-aaral). Ang natitirang dalawa, cysteine ​​​​at methionine, ay nabigo dahil lamang sa walang mapagkukunan ng asupre sa orihinal na mga eksperimento nina Miller at Urey.
Bagaman ang mga resultang ito ay palaging itinuturing na isang malakas na argumento na pabor sa konsepto ng abiogenesis, mayroong mga kritisismo. Ang pangunahing pag-angkin ng mga kritiko: kapag tinutulad ang kapaligiran ng unang bahagi ng Earth, ang mga mananaliksik ay kumuha ng isang halo ng gas na may masyadong makabuluhang pagbabawas ng mga kakayahan, bukod pa rito, mga amino acid para sa paglitaw ng buhay
hindi sapat, kailangan natin ng mas maraming nucleotides.
Simula noon, maraming mga eksperimento ang isinagawa kung saan posible na makakuha ng parehong mga nitrogenous na base at nucleotides mula sa medyo simpleng mga molekula (para sa higit pang mga detalye, tingnan. ). Ang mga empleyado ng Institute of Physical Chemistry ng Academy of Sciences ng Czech Republic, na nagtatrabaho sa ilalim ng patnubay ng Svätopluk Civish, ay nagpasya na kopyahin ang magandang lumang eksperimento, bahagyang binabago ang mga kondisyon nito. Maraming bagay sa bagong bersyon ang nanatiling pareho - ang pagbabawas ng pinaghalong gas mula sa NH 3 , CO at H 2 Oh, mga electrical impulses. Gayunpaman, idinagdag ng mga mananaliksik ang pag-iilaw ng system na may isang malakas na laser - sa kanilang opinyon, ito ay dapat na kunwa ng plasma discharges sa kapaligiran ng Earth, na lumitaw dahil sa mga shock wave na dulot ng malalaking meteorites na regular na bumabagsak sa Earth. Bilang resulta, nakuha nila hindi lamang ang mga amino acid, kundi pati na rin ang lahat ng mga nitrogenous base ng ribonucleic acid.
Ang mga reaksyon na nagpapatuloy sa eksperimento ay inilarawan ng mga may-akda bilang mga sumusunod. Formamide HC(O)NH 2 at hydrogen cyanide HCN, na pagkatapos, nakikipag-ugnayan, ay nagbibigay ng nitrogenous base guanine. Ang iba pang mga canonical nitrogenous base - uracil, cytosine at adenine - ay nabuo sa mga halagang mas katamtaman kaysa sa guanine, ngunit ang kanilang presensya ay nakumpirma rin. Ang mga produkto ng reaksyon ay naglalaman din ng urea at amino acids.
Binibigyang-diin ng mga mananaliksik na ang kanilang eksperimento ay hindi naglalayong pabulaanan ang mga alternatibong hypotheses ng abiogenesis, ngunit upang ipakita na ang mga bahagi ng RNA ay maaaring mabuo sa iba't ibang paraan.