Експеримент на Милър-Юри

Схема на експеримента

Експериментът на Милър-Юри[1] е химичен експеримент от 1952 г., който симулира условията, за които по това време се счита, че са преобладавали в ранната история на Земята, с цел изследване на теорията за химичния произход на живота. По това време е популярна хипотезата на Александър Опарин и Джон Холдейн, че предполагаемите условия на първобитната Земя са благоприятни за протичане на химични реакции, в които от по-прости неорганични прекурсори се синтезират по-сложни органични съединения. Считан е за класически експеримент в изследванията на произхода на живота.[2] Проведен е от Стенли Милър и Харолд Юри в Чикагския университет и по-късно в Калифорнийския университет, Сан Диего и е публикуван през 1953 г.[3][4][5]

След смъртта на Милър през 2007 г., учените изследват запечатаните епруветки, запазени от първоначалните експерименти, и показват, че в тях се съдържат повече от 20 различни аминокиселини, създадени в хода на първоначалните опити. Това число значително надвишава първоначално докладваното от Милър, и е повече от 20-те, които възникват по естествен път в природата.[6]Последните доказателства сочат, че ранната атмосфера на Земята вероятно е имала различен състав от газа, който Милър използва в експеримента си, но пребиотичните опити продължават да произвеждат рацемати на прости до сложни съединения при различни условия.[7]

ЕкспериментРедактиране

Експериментът включва вода (H2O), метан (CH4), амоняк (NH3) и водород (H2). Химикалите са затворени в стерилна 5-литрова стъклена колба, свързана с 500-милилитрова полупълна колба с вода. Водата в по-малката колба се нагрява, докато започне изпарение, а водната пара се отвежда към по-голямата колба. Между електроди в голямата колба се създават непрекъснато електрически искри, за да се симулират мълнии във водната пара и газовата смес, след което симулираната атмосфера се охлажда, за да може водата да кондензира и да потече към U-образното дъно на съоръжението. След един ден разтворът на дъното става розов на цвят.[8] След една седмица постоянна работа, кипящата колба се отстранява и се добавя живачен хлорид, за да се предотврати микробно замърсяване. Реакцията се спира с добавянето на бариев хидроксид и сярна киселина, след което се изпарява, за да се отстранят примесите. Използвайки хартиена хроматография, Милър идентифицира пет аминокиселини в разтвора: глицин, α-аланин, β-аланин, аспарагинова киселина и α-аминобутирова киселина.[3]

В днешно време за експеримента се грижи бившият студент на Милър и Юри, Джефри Бада, професор в института по океанография Скрипс към Калифорнийския университет, Сан Диего.[9] Апаратът, който е използван за провеждане на оригиналния експеримент, днес е изложен в Денвърския природонаучен музей.[10]

ХимияРедактиране

Едностъпковите реакции сред компонентите на сместа могат да образуват циановодород (HCN), формалдехид (CH2O)[11][12] и други активни съединения (ацетилен, цианоацетилен и др.):

CO2 → CO + [O]
CH4 + 2[O] → CH2O + H2O
CO + NH3 → HCN + H2O
CH4 + NH3 → HCN + 3H2

Формалдехидът, амонякът и циановодородът тогава реагират чрез синтез на Щрекер, образувайки аминокиселини и други биомолекули:

CH2O + HCN + NH3 → NH2-CH2-CN + H2O
NH2-CH2-CN + 2H2O → NH3 + NH2-CH2-COOH (глицин)

Освен това, водата и формалдехидът могат да реагират чрез реакция на Бутлеров, за да произведат различни захари (например рибоза).

Експериментът доказва, че прости органични вещества или съставни части на протеини и други макромолекули могат да се образуват от газове с внасянето на енергия.

ИзточнициРедактиране

  1. Hill, HG et al. The catalytic potential of cosmic dust: implications for prebiotic chemistry in the solar nebula and other protoplanetary systems. // Astrobiology 3 (2). 2003. DOI:10.1089/153110703769016389. p. 291 – 304. (на английски)
  2. Bada, Jeffrey L.. Stanley Miller's 70th Birthday. // Origins of Life and Evolution of the Biosphere 30 (2/4). 2000. DOI:10.1023/A:1006746205180. с. 107 – 12.
  3. а б Miller, Stanley L.. Production of Amino Acids Under Possible Primitive Earth Conditions. // Science 117 (3046). 1953. DOI:10.1126/science.117.3046.528. с. 528 – 529.
  4. Miller, Stanley L.. Organic Compound Synthesis on the Primitive Earth. // Science 130 (3370). 1959. DOI:10.1126/science.130.3370.245. с. 245 – 51.
  5. The 1953 Stanley L. Miller Experiment: Fifty Years of Prebiotic Organic Chemistry. // Origins of Life and Evolution of Biospheres 33 (3). 2004. DOI:10.1023/A:1024807125069. с. 235 – 242.
  6. The Spark of Life. // 26 август 2009. Архивиран от оригинала на 13 ноември 2010.
  7. Bada, Jeffrey L.. New insights into prebiotic chemistry from Stanley Miller's spark discharge experiments. // Chemical Society Reviews 42 (5). 2013. DOI:10.1039/c3cs35433d. с. 2186 – 96.
  8. Asimov, Isaac. Extraterrestrial Civilizations. Pan Books Ltd, 1981. с. 178.
  9. Dreifus, Claudia. A Conversation With Jeffrey L. Bada: A Marine Chemist Studies How Life Began. // nytimes.com, 17 май 2010.
  10. Astrobiology Collection: Miller-Urey Apparatus. // Denver Museum of Nature & Science.
  11. Origin of Life on Earth by Leslie E. Orgel
  12. Council, National Research, Studies, Division on Earth Life, Technology, Board on Chemical Sciences and. Read "Exploring Organic Environments in the Solar System" at NAP.edu. 2007. ISBN 978-0-309-10235-3. DOI:10.17226/11860. Посетен на 25 октомври 2008. Exploring Organic Environments in the Solar System (2007)
    Тази страница частично или изцяло представлява превод на страницата „Miller–Urey_experiment“ в Уикипедия на английски. Оригиналният текст, както и този превод, са защитени от Лиценза „Криейтив Комънс - Признание - Споделяне на споделеното“, а за съдържание, създадено преди юни 2009 година — от Лиценза за свободна документация на ГНУ. Прегледайте историята на редакциите на оригиналната страница, както и на преводната страница. Вижте източниците на оригиналната статия, състоянието ѝ при превода и списъка на съавторите.