Опыты миллера по созданию жизни в пробирке были намного успешнее, чем полагал он сам

Происхождение судьбы на Земле – одна из самых волнующих тайных современной науки. На вопрос, из-за чего эта жизнь в итоге зародилась, ответить, "Наверное," предстоит астрофизикам. Поведать же о ходе природного синтеза первых несложных биогенных молекул способны химики.

Стоит заявить, что догадки о первых шагах молекул судьбы по Земле появляются систематично. Одни касаются процессов самоорганизации, другие вовсю эксплуатируют достаточно противоречивые природные свидетельства и без того потом. В это же время главным оружием ученого со времён Галилея остается опыт.

Опыт по воссозданию земных условий, приведших к синтезу первых органических молекул, ставших в итоге кирпичиками мироздания, был поставлен Стэнли Миллером более полувека назад. О некоторых его итогах мы смогли определить лишь сейчас.

Публикация в издании Science обрисовывает эти, ускользнувшие от ученых 50 с лишним лет назад.

Тогда нобелевский лауреат Гарольд Юри, взявший респектабельную премию за открытие тяжелой воды и увлекшийся потом проблемами космохимии, вдохновил одного из собственных подопечных, Стэнли Миллера, теорией доисторического абиотического супа, из которого под влиянием внешних факторов оказались первые органические молекулы.

Опыты миллера по созданию жизни в пробирке были намного успешнее, чем полагал он сам

Юный сотрудник Чикагского университета, Стэнли Миллер, проводит собственные известные опыты по синтезу биологических молекул. 1953 год. //Архив Химического факультета Калифорнийского университета в Сан-Диего

В соответствии с представлениям того времени, земная воздух была очень сильно хорошей от нынешней. Она содержала большое количество метана и аммиака, паров воды и была полностью лишена кислорода, что облегчало доступ ультрафиолетового излучения Солнца к поверхности планеты. Помимо этого, тогда значительно бросче проявляла себя вулканическая активность, и грозы, сопровождаемые сильнейшими электрическим разрядами, были нередки. Такие условия идеально подходят для многих реакций органического синтеза, что и натолкнуло ученых на мысли о биогенном будущем аналогичных реакций.

Чтобы воссоздать подобные реакции в лаборатории в условиях, приближенных к тем, что царили на Земле миллиарды лет назад, Миллер, трудившийся тогда в Чикагском университете, создал уникальный химический прибор. Он складывается из громадной реакционной колбы, содержащей пары метана, водорода и аммиака, в которую снизу нагнетается тёплый пар. Сверху же расположены вольфрамовые электроды, генерирующие искровой разряд. Моделируя так условия грозы в окрестностях активного прибрежного вулкана, Миллер сохранял надежду взять на протяжении синтеза биологические молекулы.

Ему это удалось. Разместив в мае 1953 года статью в издании Science, Миллер в одночасье стал известен, а теория абиотического супа взяла практически общее признание.

По окончании окончания синтеза Миллер сумел найти в реакционной колбе пять аминокислот – главных строительных блоков всех белков: аспарагиновую кислоту, глицин, альфа-аминомасляную кислоту и два оптических изомера аланина.

Два года спустя Миллер повторил собственные опыты в аппаратах с поменянной конфигурацией. Один из них подразумевал применение струйного насоса с соплом, с силой вталкивающим насыщенный пар в реакционную колбу. Так Миллер сохранял надежду сделать условия опыта максимально приближенными к условиям извержения подводного вулкана в грозу. Третий же аппарат вместо искрового разряда давал тлеющий. Ученый сумел продемонстрировать наличие нескольких дополнительных аминокислот в смеси продуктов реакции, и показал наличие нескольких дополнительных карбоновых и гидроксикилот.

Но в те годы Миллеру приходилось надеяться на весьма примитивное по сегодняшним меркам аналитическое оборудование. Потому он с группой сотрудников повторил собственные испытания в первой половине 70-ых годов двадцатого века с применением оборудования значительно более совершенного. Действительно, тогда Миллер совершил синтез в приборе, созданном еще для публикации в первой половине 50-ых годов XX века, сочтя, что аппараты с соплом и тлеющим разрядом особенной продуктивностью не отличаются.

Опыты миллера по созданию жизни в пробирке были намного успешнее, чем полагал он сам

Прибор Миллера. Кипящая вода (1) формирует поток пара, что усиливатся соплом аспиратора (врезка), искра, проскакивающая между двумя электродами (2), запускает комплект химических превращений, холодильник (3) охлаждает поток пара, содержащего продукты реакции, каковые оседают в ловушке (4).// Нед Шоу, Университет Индианы.

Стэнли Миллер погиб 20 мая 2007 года. Разбирая его архивы и дневники, коллеги и близкие нашли записи, относящиеся к работам 50-х годов, и пара склянок с автографами.

Автографы указали на то, что содержимое склянок – не что иное, как продукты синтеза в аппаратах Миллера, сохраненные автором в неприкосновенном виде.

Ими заинтересовался Джеффри Бада, выпускник химической школы Миллера, сейчас также уже старичок, трудящийся в Университете океанологии при Калифорнийском университете в Сан-Диего.

В соответствии с записям Миллера, ни при каких обстоятельствах прежде не публиковавшимся, синтез в аппарате с соплом давал пара больший выход продуктов. Эти образцы и заинтересовали Баду и его сотрудников, авторов свежей публикации, в распоряжении которых были самые идеальные инструментальные способы.

Чтобы заново изучить состав продуктов синтеза, ученые растворили содержимое склянок в два раза дистиллированной деионизированной воде и совершили высокоэффективную жидкостную хроматографию, результаты которой проанализировали на весов-спектрометре с детектором, фиксирующем время полета ионизированных частиц. Таковой способ анализа разрешает идентифицировать компоненты смеси кроме того в субпикомолярной концентрации (менее чем 10—12 моля на литр).

Оказалось, что смесь продуктов содержала вовсе не пять аминокислот, а двадцать две! Плюс пять молекул аминов, каковые Миллер просто не мог идентифицировать полвека назад.

Изучив подобным способом остальные склянки, ученые убедились, что в следствии этих опытов комплект продуктов синтеза был менее разнообразен.

Но, сейчас геохимики утверждают, что воздух Почвы ни при каких обстоятельствах не была таковой, какой её вычисляли 50 лет назад. Она была менее основной и менее восстановительной, потому на испытания Миллера нельзя полагаться как на опыт, обосновывающий теорию абиотического супа. В то же самое время авторы статьи уверены, что в случае если на всей Почва и не существовало подходящих условий, они, без сомнений, должны были сопровождать хотя бы точечные извержения вулканов, длительность которых миллиарды лет назад разрешала приобщиться к делу синтеза первых органических молекул и грозам. Эти молекулы имели возможность планировать в лагунах вулканических островов, где солнечный ультрафиолет и морской прилив довершали дело конденсации альдегидов, кетонов и других молекул в долгие полимерные цепочки.

Популярность теории старого абиотического супа в связи с работами Миллера разрешила ей попасть кроме того в школьный курс природоведения, но современные свидетельства говорят в пользу того, что жизнь изначально зародилась все же не на поверхности планеты. Местные переменчивые условия были через чур экстремальны кроме того чтобы жизнь, несмотря ни на что зародившаяся в мелких вулканических островах стабильности, распространилась, развилась в современные формы.

Настоящая стабильность в то время существовала лишь на дне океана, где в территориях срединных океанических хребтов тепло недр Почвы неспешно питало базисные химические реакции.

Срединные океанические хребты были открыты фактически в один момент с опытами Миллера, а детальное их изучение – это по большому счету успехи последних десяти-двадцати лет, сделавших дешёвыми изучения дна моря посредством глубоководных обитаемых аппаратов. Покажись такие аппараты раньше лет на тридцать – и теория абиотического супа могла быть и вовсе не выдвинута.

Повторить испытания Миллера в условиях, больше напоминающих современные представления о далёком прошлом Почвы, ещё предстоит. И нельзя исключать, что кому-то из нынешних аспирантов химических факультетов суждено стать не меньше известным, чем Стэнли Миллеру.

Эволюция доказана экспериментально? Опыт Миллера


Читать также:

Понравилась статья? Поделиться с друзьями: