Miller-Ureyn koe

Miller-Ureyn koe  on hyvin tunnettu klassikkokoe, jossa simuloitiin hypoteettisia olosuhteita Maan kehityksen varhaisvaiheessa kemiallisen evoluution mahdollisuuden testaamiseksi . Itse asiassa se oli Alexander Oparinin ja John Haldanen aiemmin esittämän hypoteesin kokeellinen testi , jonka mukaan primitiivisen maan olosuhteet suosivat kemiallisia reaktioita, jotka voisivat johtaa orgaanisten molekyylien synteesiin epäorgaanisista molekyyleistä. Sen johti vuonna 1953 Stanley Miller ja Harold Urey . Kokeeseen suunniteltu laite sisälsi kaasuseoksen, joka vastasi 1950-luvun varhaisen Maan ilmakehän koostumuksesta syntyneitä ideoita, ja sen läpi kulkevia sähköpurkauksia (simuloivat salaman iskuja maahan). Miller-Ureyn koetta pidetään yhtenä tärkeimmistä kokeista maan elämän alkuperän tutkimuksessa. Primäärianalyysi osoitti 5 aminohapon läsnäolon lopullisessa seoksessa . Vuonna 2008 julkaistu tarkempi uudelleenanalyysi osoitti kuitenkin, että koe johti 22 aminohapon muodostumiseen [1] .

Kokeen kuvaus

Koottu laite koostui kahdesta pullosta , jotka oli yhdistetty lasiputkilla syklissä. Järjestelmän täyttävä kaasu oli metaanin (CH4 ), ammoniakin (NH3 ) , vedyn ( H2 ) ja hiilimonoksidin (CO) seos. Yksi pullo oli puoliksi täytetty vedellä, joka haihtui kuumennettaessa, ja vesihöyry putosi yläpulloon, jossa sähköpurkaus kohdistettiin elektrodeilla jäljitellen salamapurkausta varhaisessa maassa. Kondensoitunut höyry palasi jäähdytetyn putken kautta alempaan pulloon ja tarjosi jatkuvan kierron.

Viikon jatkuvan pyöräilyn jälkeen Miller ja Urey havaitsivat, että 10-15 % hiilestä oli mennyt orgaaniseen muotoon. Noin 2 % hiilestä osoittautui aminohappojen muodossa, joista glysiini oli runsain. Sokereita , lipidejä ja nukleiinihappoprekursoreita on myös löydetty . Koe toistettiin useita kertoja vuosina 1953-1954. Miller käytti laitteesta kahta versiota, joista toinen, ns. "vulkaanisella" oli tietty supistuminen putkessa, mikä johti kiihtyneeseen vesihöyryn virtaukseen poistopullon läpi, mikä hänen mielestään simuloi paremmin vulkaanista toimintaa. Mielenkiintoista on, että Millerin näytteiden uudelleenanalyysi, jonka professori ja hänen entinen yhteistyökumppaninsa Jeffrey Bada suorittivat 50 vuotta myöhemmin  nykyaikaisilla tutkimusmenetelmillä, löysi "vulkaanisen" laitteen näytteistä 22 aminohappoa, toisin sanoen paljon enemmän kuin aiemmin arvioitiin.

Miller ja Urey perustivat kokeilunsa 1950-luvun ideoihin Maan ilmakehän mahdollisesta koostumuksesta. Kokeidensa jälkeen monet tutkijat suorittivat samanlaisia ​​​​kokeita erilaisissa modifikaatioissa. Osoitettiin, että pienetkin muutokset prosessiolosuhteissa ja kaasuseoksen koostumuksessa (esimerkiksi typen tai hapen lisäys ) voivat johtaa erittäin merkittäviin muutoksiin sekä tuloksena olevissa orgaanisissa molekyyleissä että niiden synteesiprosessin tehokkuudessa. . Tällä hetkellä kysymys Maan pääilmakehän mahdollisesta koostumuksesta on edelleen avoin. Uskotaan kuitenkin, että tuon ajan korkea vulkaaninen aktiivisuus vaikutti myös sellaisten komponenttien, kuten hiilidioksidin (CO 2 ), typen, rikkivedyn (H 2 S), rikkidioksidin (SO 2 ), vapautumiseen.

Kemiakoe

Ensimmäisten reaktioiden jälkeen seokseen voitiin saada syaanivetyhappoa (HCN), formaldehydiä (CH 2 O) ja muita aktiivisia yhdisteitä ( asetyleeni , syaaniasetyleeni jne.):

CO 2 → CO + [O] (atomihappi) CH4 + 2 [ O ] → CH20 + H20 CO + NH3 → HCN + H2O CH4 + NH3 → HCN + 3H2 ( en : BMA -prosessi )

Formaldehydi, ammoniakki ja syaanivetyhappo reagoivat Strecker-prosessissa aminohapoiksi ja muiksi biomolekyyleiksi :

CH20 + HCN + NH3 → NH2 - CH2 - CN + H2O NH2 - CH2 - CN + 2H2O → NH3 + NH2 - CH2 - COOH ( glysiini )

Lisäksi vesi ja formaldehydi voivat reagoida Butlerov-reaktion mukaan tuottaen sokereita , kuten riboosia .

Koe osoitti, että proteiinin muodostavat aminohapot voidaan saada yksinkertaisista kemikaaleista lisäenergian avulla.

Kokeen johtopäätösten kritiikki

Tämän kokeen perusteella tehtyjä johtopäätöksiä kemiallisen evoluution mahdollisuudesta arvostellaan.

Kuten käy selväksi, yksi kriitikkojen tärkeimmistä argumenteista on yhden kiraalisuuden puute syntetisoiduissa aminohapoissa. Tuloksena saadut aminohapot olivat todellakin lähes yhtä suuri stereoisomeerien seos , kun taas biologista alkuperää oleville aminohapoille, mukaan lukien ne, jotka ovat osa proteiineja, yhden stereoisomeerin vallitsevuus on hyvin tyypillistä. Tästä syystä elämän taustalla olevien monimutkaisten orgaanisten aineiden synteesi suoraan tuloksena olevasta seoksesta on vaikeaa.

Paljon myöhemmin, vuonna 2001, Alan Saghatelian ym. [ 2] osoittivat , että itsereplikoituvat peptidijärjestelmät pystyvät tehokkaasti tehostamaan tietyn kierron molekyylejä raseemisessa seoksessa , mikä osoitti, että yhden stereoisomeerin vallitsevuus voi syntyä luonnollisesti. Lisäksi on osoitettu, että kiraalisuuden spontaani esiintyminen tavallisissa kemiallisissa reaktioissa on mahdollista [3] , ja on myös tunnettuja tapoja syntetisoida useita stereoisomeerejä, mukaan lukien hiilivedyt ja aminohapot, optisesti aktiivisten aineiden läsnä ollessa. katalyytit. [4] [5] Tässä kokeessa ei kuitenkaan nimenomaisesti tapahtunut mitään vastaavaa.

He yrittävät ratkaista kiraalisuuden ongelman muilla tavoilla, erityisesti teorian avulla orgaanisen aineen tuomisesta meteoriitteilla. [6]

Biokemisti Robert Shapiro huomautti, että Millerin ja Ureyn syntetisoimat aminohapot ovat huomattavasti vähemmän monimutkaisia ​​molekyylejä kuin nukleotidit . Yksinkertaisin niistä 20 aminohaposta, jotka ovat osa luonnollisia proteiineja, sisältää vain kaksi hiiliatomia, ja 17 aminohapossa samasta sarjasta on kuusi tai enemmän. Millerin ja Ureyn syntetisoimat aminohapot ja muut molekyylit sisälsivät enintään kolme hiiliatomia. Eikä nukleotideja koskaan muodostunut tällaisten kokeiden aikana [7] .

Katso myös

Muistiinpanot

  1. ↑ Miller teki enemmän elämää , Gazeta.ru (18. lokakuuta 2008).
  2. ↑ A. Saghatelian et ai. Kiroselektiivinen peptidireplikaattori , Nature 409, 797-801 (15. helmikuuta 2001  )
  3. ↑ Onko epäsymmetrian spontaani esiintyminen mahdollista kemiallisessa reaktiossa? (linkki ei saatavilla) . Haettu 9. marraskuuta 2008. Arkistoitu alkuperäisestä 13. elokuuta 2011. 
  4. ↑ Luettelo vuoden 2001 kemian Nobel-palkinnon saajista [1] Arkistoitu 19. lokakuuta 2009 Wayback Machinessa
  5. ↑ 2005 kemian Nobel [2]
  6. ↑ Shishlova, A. Kaukaisten tähtien valo ja elämä maan päällä  // Tiede ja elämä . - 2000. - Nro 6 . - S. 24-26 .
  7. ↑ Shapiro R. Elämän alkulähteillä Teksti / R. Shapiro // Tieteen maailmassa. -2007. -Nro 10. -S.21-29.

Kirjallisuus

Linkit

  Siirry Wikidata-kohteeseen  Sanakirjat ja tietosanakirjat
 Elämän alkuperä
Käsitteet
Hypoteesit
Opiskelu