Eksperyment Stanleya Millera
Eksperyment Stanleya Millera (lub Millera–Ureya) – klasyczny eksperyment powstania życia na Ziemi. Wykonany został w 1953 roku przez Stanleya Millera w laboratorium Harolda C. Ureya na Uniwersytecie Chicagowskim. Polegał na symulowaniu hipotetycznych warunków środowiska wczesnej Ziemi i testował możliwość zaistnienia ewolucji chemicznej[1][2].
Założenia eksperymentu opierały się na hipotezie wysuniętej przez Aleksandra Oparina i Johna Haldane'a (hipoteza Oparina-Haldane'a), że redukcyjna atmosfera Ziemi w owym czasie sprzyjała syntezie związków organicznych z nieorganicznych prekursorów.
Przebieg eksperymentu
[edytuj | edytuj kod]Substancje wyjściowe: woda (H2O), metan (CH4), amoniak (NH3) i wodór (H2)
Aparatura: sterylny układ dwóch kolb szklanych, jednej wypełnionej częściowo wodą, drugiej zawierającej elektrody, pomiędzy którymi przepuszczano wyładowania elektryczne (łuk elektryczny) symulujące wyładowania elektryczne w atmosferze. Para z podgrzewanej kolby dolnej mieszała się z doprowadzanymi z zewnątrz gazami, następnie poddawana była działaniu wyładowań elektrycznych w górnym naczyniu, następnie po schłodzeniu w chłodnicy powracała do pierwszego naczynia.
Wyniki: po tygodniu trwania eksperymentu 10-15% węgla doprowadzonego do systemu znajdowało się w związkach organicznych. Dwa procent węgla utworzyło 13 aminokwasów z 20-22 budujących białka w organizmach żywych. Najczęstszym znajdowanym aminokwasem była glicyna (najprostszy aminokwas). Badania prowadzono za pomocą chromatografii bibułowej[3])
W październiku 2008 roku przebadano ponownie wyniki oryginalnych eksperymentów Millera stosując współczesne metody badawcze. Nowe wyniki wykazały, że w jednym z eksperymentów Millera powstały aż 22 różne aminokwasy[4].
| Produkt | Wzór chemiczny | Liczność substancji [μmol] |
Liczba atomów węgla | Liczność atomów węgla [μmol] |
|---|---|---|---|---|
| kwas mrówkowy | HCOOH | 2330 | 1 | 2330 |
| glicyna* | H2N-CH2-COOH | 630 | 2 | 1260 |
| kwas hydroksyoctowy | HO-CH2-COOH | 560 | 2 | 1120 |
| alanina* | H2N-CH(CH3)-COOH | 340 | 3 | 1020 |
| kwas mlekowy | HO-CH(CH3)-COOH | 310 | 3 | 930 |
| β-alanina | H2N-CH2-CH2-COOH | 150 | 3 | 450 |
| kwas octowy | CH3-COOH | 150 | 2 | 300 |
| kwas propionowy | C2H5-COOH | 130 | 3 | 390 |
| kwas iminodioctowy | HOOC-CH2-NH-CH2-COOH | 55 | 4 | 220 |
| sarkozyna | CH3-NH-CH2-COOH | 50 | 3 | 150 |
| kwas α-aminomasłowy | H2N-CH(C2H5)-COOH | 50 | 4 | 200 |
| kwas α-hydroksymasłowy | HO-CH(C2H5)-COOH | 50 | 4 | 200 |
| kwas bursztynowy | HOOC-CH2-CH2-COOH | 40 | 4 | 160 |
| mocznik | H2N-CO-NH2 | 20 | 1 | 20 |
| N-metylomocznik | H2N-CO-NH-CH3 | 15 | 2 | 30 |
| kwas 3-azaadypinowy | HOOC-CH2-NH-CH2-CH2-COOH | 15 | 5 | 75 |
| N-metyloalanina | CH3-NH-CH(CH3)-COOH | 10 | 4 | 40 |
| kwas glutaminowy* | H2N-CH(C2H4COOH)-COOH | 6 | 5 | 30 |
| kwas asparaginowy* | H2N-CH(CH2COOH)-COOH | 4 | 4 | 16 |
| kwas α-aminoizomasłowy | H2N-C(CH3)2-COOH | 1 | 3 | 3 |
Suma:
|
4916 | 8944 |
Warianty eksperymentu
[edytuj | edytuj kod]- źródło węgla: tlenek węgla (CO) lub dwutlenek węgla (CO2) zamiast metanu
- źródło azotu: N2 zamiast amoniaku
- źródło energii: promieniowanie UV zamiast wyładowań elektrycznych
Rezultaty odpowiadały oryginalnemu eksperymentowi.
Interpretacja
[edytuj | edytuj kod]Był to pierwszy eksperyment wykazujący możliwość uzyskania prostych podstawowych składników organizmów żywych z materii nieożywionej. Utorował on drogę dla szeregu podobnych eksperymentów. W 1961 r. Joan Oró uzyskał aminokwasy z cyjanowodoru (HCN) i amoniaku w roztworze wodnym, uzyskując także znaczne ilości adeniny. Późniejsze eksperymenty[czyje?] wykazały, że inne zasady RNA i DNA mogą być uzyskane w symulowanym prebiotycznym środowisku w atmosferze redukcyjnej.
W mieszaninie znajdowały się także inne, niewystępujące w organizmach żywych aminokwasy tworzące minipeptydy z innymi aminokwasami.
Pierwotna atmosfera Ziemi
[edytuj | edytuj kod]Doświadczenie Millera zakłada, że pierwotna atmosfera Ziemi była silnie redukująca. W atmosferze obojętnej – postulowanej obecnie przez niektórych geochemików – wydajność reakcji syntezy związków organicznych, a przede wszystkim aminokwasów zmniejsza się o kilka rzędów wielkości.
- Zobacz też: Zupa pierwotna.
Przypisy
[edytuj | edytuj kod]- ↑ Stanley L. Miller. Production of Amino Acids Under Possible Primitive Earth Conditions. „Science”. 117 (3046), s. 528, 1953. DOI: 10.1126/science.117.3046.528. PMID: 13056598. [zarchiwizowane z adresu].
- ↑ Stanley L. Miller, Harold C. Urey. Organic Compound Synthesis on the Primitive Earth. „Science”. 130 (3370), s. 245, 1959. DOI: 10.1126/science.130.3370.245. PMID: 13668555.
- ↑ Ferrris Jabr. Święto nauki. „Świat Nauki”. nr. 7 (239), s. 42-51, lipiec 2011. Prószyński Media. ISSN 0867-6380. za George Wald. Początki życia. „Świat Nauki”, sierpień 1954. Prószyński Media. ISSN 0867-6380.
- ↑ Volcanic lightning may have sparked life on Earth New Scientist (ang.)
Literatura uzupełniająca
[edytuj | edytuj kod]- J.L. Bada, A. Lazcano. Stanley Miller's 70th Birthday. „Origins of Life and Evolution of the Biosphere”. 30, s. 107–12, 2000. DOI: 10.1023/A:1006746205180.