Millerning sinov naychasida hayot yaratish bo'yicha tajribalari o'zi ishonganidan ancha muvaffaqiyatli bo'ldi. Miller-Yuriy tajribasi Boshqa lug'atlarda "Miller-Yuriy tajribasi" nima ekanligini ko'ring.

Vulkan chiqindilari va chaqmoq oqimlari turli xil biologik molekulalarning o'z-o'zidan sintezi uchun shartlardir. Islandiyadagi vulqon otilishi surati www.thunderbolts.info saytidan 50-yillarda Yerning birlamchi atmosferasida organik moddalar sintezini taqlid qilish boʻyicha mashhur tajribalar oʻtkazgan Stenli Millerning izdoshlari yana eski tajribalar natijalariga murojaat qilishdi. Ular o‘sha yillardan qolgan materiallarni eng yangi usullardan foydalangan holda o‘rgandilar. Ma'lum bo'lishicha, bug'-gaz aralashmasining vulqon emissiyasini taqlid qilgan tajribalarda aminokislotalar va boshqa organik birikmalarning keng spektri sintez qilingan. Ularning xilma-xilligi 50-yillardagidan ko'ra kattaroq bo'lib chiqdi. Ushbu natija zamonaviy tadqiqotchilarning e'tiborini birlamchi makromolekulyar organiklarning sintezi va to'planishi sharoitlariga qaratadi: sintez otilish joylarida faollashishi va vulqon kuli va tüf biologik molekulalarning rezervuariga aylanishi mumkin. 1953 yil may oyida metan, ammiak va vodoroddan makromolekulyar birikmalarni elektr razryadlari ta'sirida sintez qilish bo'yicha mashhur eksperiment natijalari Science jurnalida chop etildi (qarang: Stanley L. Miller. A Production of Amino Acids Under Possible Primitive Earth Shartlar (PDF, 690 Kb) // Fan 1953. V. 117. S. 528). Tajriba qurilmasi suv bug'i aylanib yuradigan kolbalar tizimi edi. Volfram elektrodlarida katta kolbada elektr razryad hosil bo'ldi. Tajriba bir hafta davom etdi, shundan so'ng kolbadagi suv sariq-jigarrang rangga ega bo'lib, yog'li bo'lib qoldi. Chapda: issiq bug'da elektr razryadlari bilan tajriba o'tkazish uchun Stenli Miller apparati. O'ngda: apparat diagrammasi. Ko'krak orqali bug 'chiqishi vulqon otilishi paytida bug'-gaz aralashmalarini taqlid qilishi kerak. "Science Miller" jurnalida muhokama qilingan maqolalardagi rasmlar qog'oz xromatografiyasi yordamida organik moddalar tarkibini tahlil qildi, bu usul biologlar va kimyogarlar tomonidan endigina qo'llanilgan. Miller eritmada glitsin, alanin va boshqa aminokislotalarni topdi. Shu bilan birga, shunga o'xshash tajribalar Kennet Alfred Wilde tomonidan amalga oshirildi (qarang: Kennet A. Wilde, Bruno J. Zvolinski, Ransom B. Parlin. Yuqori chastotali elektr yoyida CO2-H2O aralashmalarida sodir bo'lgan reaktsiya (PDF, 380) Kb) // Fan. 1953 yil 10 iyul. V. 118. P. 43-44) farqi bilan, kolbada qaytaruvchi xususiyatga ega gazlar aralashmasi o'rniga karbonat angidrid - oksidlovchi modda bo'lgan. Millerdan farqli o'laroq, Wild hech qanday mazmunli natijalarga erisha olmadi. Miller va undan keyin ko'plab olimlar Yer mavjudligining boshida oksidlovchi emas, balki qaytaruvchi atmosferaga asoslanishdi. Ularning fikrlashlarining mantiqiy zanjiri quyidagicha edi: biz hayot Yerda paydo bo'lgan pozitsiyalar ustida turamiz; buning uchun organik moddalar kerak edi; ular yerdagi sintez mahsuli bo'lsa kerak; Agar sintez qaytaruvchi atmosferada davom etsa, lekin oksidlovchi atmosferada davom etmasa, demak, birlamchi atmosfera pasaygan. Millerning tajribalari erta Yerda atmosferaning qisqarishi haqidagi gipotezadan tashqari, oddiy komponentlardan kerakli biologik molekulalarni o'z-o'zidan sintez qilishning asosiy imkoniyatini ham isbotlaydi. Bu gipoteza 1961 yilda Miller qurilmasiga gidrosiyan kislotasini kiritgan va DNK va RNK molekulalarining to'rtta asosidan biri bo'lgan adenin nukleotidini olgan Xuan Oro tajribasidan so'ng jiddiy qo'llab-quvvatlandi. Nukleotidlar va aminokislotalarni o'z ichiga olgan yuqori molekulyar organik moddalarning o'z-o'zidan sintez qilish imkoniyati Oparinning ibtidoiy sho'rvada hayotning o'z-o'zidan paydo bo'lishi nazariyasiga kuchli yordam bo'ldi. Ushbu tajribalardan so'ng butun biologik davr o'tdi. Ibtidoiy sho'rva nazariyasiga bo'lgan munosabat yanada ehtiyotkor bo'ldi. O'tgan yarim asr davomida olimlar jonsiz tabiatdagi chiral molekulalarni tanlab sintez qilish mexanizmini va bu mexanizmning tirik organizmlarda meros bo'lib qolishini topa olmadilar. Er yuzida qayta tiklanadigan atmosfera g'oyasi ham qattiq tanqid qilindi. Asosiy savolga yechim topilmadi: o'z-o'zini ko'paytiruvchi tirik mavjudot jonsiz molekulalardan qanday paydo bo'ldi? Hayotning erdan tashqarida kelib chiqishi nazariyasi uchun dalillar mavjud edi. Biroq, so'nggi yillarda olimlar hayotning noorganik moddalardan kelib chiqishi nazariyasini ishlab chiqishda sezilarli muvaffaqiyatlarga erishdilar. Bu yo'nalishdagi asosiy yutuqlar, birinchidan, bioorganik katalizning rivojlanishida RNKning rolini aniqlash; RNK dunyosi nazariyasi bizni tirik tizimlar jonsiz organik moddalardan qanday rivojlanganligi haqidagi savolga javobga yaqinlashtiradi. Ikkinchidan, yuqori molekulyar organik sintez reaksiyalarida noorganik tabiiy minerallarning katalitik funksiyalarini kashf qilish, tirik mavjudotlar almashinuvida metall kationlarining eng muhim rolini isbotlash. Uchinchidan, tabiiy yer sharoitlarida xiral izomerlarning selektiv sintezining dalillari (qarang, masalan, "Organik molekulalarni olishning yangi usuli kashf etilgan", "Elementlar", 06.10.2008). Boshqacha aytganda, abiogenez nazariyasi yangi asoslar oldi. Shu nuqtai nazardan, Millerning eski tajribalaridan qolgan, g'alati bo'lsa-da, uning laboratoriyasida hali ham muhrlangan kolbalarda saqlangan materiallarni qayta tekshirish natijalari qiziqish uyg'otadi. 1950-yillarda Stenli Miller hayotning kelib chiqishi uchun turli sharoitlarni simulyatsiya qiluvchi uchta tajriba o'tkazdi. Ularning eng mashhuri, barcha maktab darsliklariga kiritilgan, elektr razryadlari juftlik orqali o'tganda biomolekulalarning hosil bo'lishidir. Kolba momaqaldiroq paytida okean ustidagi suvning bug'lanish shartlarini taqlid qilgan. Ikkinchisi, gazlarning zaif ionlanishi bilan - tinch oqim deb ataladigan biomolekulalarning shakllanishi. Bu erta Yerning ionlashgan, bug'langan atmosferasining modeli edi. Uchinchi tajribada yuqori bosim ostida bug 'berilib, kolbaga kuchli oqimlar ko'rinishida kirib, birinchi holatda bo'lgani kabi elektr razryadlari o'tkazildi. Bu holat vulqon otilishi va issiq vulqon aerozollarini ishlab chiqarishni simulyatsiya qildi. Biologlar faqat birinchi, eng muvaffaqiyatli tajriba natijalariga tayandilar, chunki qolgan ikkita tajribada oz miqdordagi organik moddalar sintez qilindi va aminokislotalar va boshqa birikmalarning xilma-xilligi kichik edi. Millerning bug 'chiqarilishi bilan tajribasi tahlilining yangi natijalari. Miller tomonidan topilmagan aminokislotalarning tagiga chizilgan. Aminokislota belgilari standartdir. Guruch. Science jurnalida muhokama qilinayotgan maqoladan Miller vulqon uchqunlarini chiqarish bo‘yicha eksperiment 2007 yilda Miller vafotidan keyin ushbu materiallarni qayta tekshirish Amerika va Meksikadan - Indiana universiteti (Blumington), Karnegi instituti (Vashington), Quyosh tizimi departamenti mutaxassislari tomonidan amalga oshirildi. Goddard nomidagi kosmik parvozlar markazi (Grinbelt), Skripps okeanografiya instituti (La Jolla, Kaliforniya) va Mustaqil Meksika universiteti (Mexiko) tadqiqotlari. Ularning ixtiyorida Miller tomonidan tegishli yorliqlangan 11 flakon bor edi. Ularning barchasida vulqon otilishiga taqlid qilgan uchinchi tajribaning quritilgan materiallari bor edi. Olimlar cho'kmani distillangan suv bilan suyultirishdi va aralashmani tahlil qilishdi, endi yuqori samarali suyuqlik xromatografiyasi va massa spektrometriyasidan foydalanishdi. Zamonaviy usullar "biologik" molekulalarning yuqori xilma-xilligini aniqladi. Bu birinchi tajribadagidan ham yuqori bo'lib chiqdi. Shubhasiz, qog'oz xromatografiya usullari suyuq xromatografiyaga qaraganda kamroq sezgir, shuning uchun endi past konsentratsiyalarda mavjud bo'lgan birikmalar ham aniqlandi. Eski tajribaning yangi natijalari, ehtimol, biokimyogarlar, mikrobiologlar va vulkanologlar tomonidan hisobga olinadi. Vulkan chiqindilari 96-98% suvdan tashkil topgan va tarkibida ammiak, azot, uglerod oksidi, metan bo'lgan aerozollardir. Vulqon chiqindilarida har doim yuqori konsentratsiyali metall birikmalari - temir, marganets, mis, sink, nikel va boshqalar mavjud. , ular tirik tizimlarda fermentativ reaktsiyalarda ishtirok etadilar. Vulkan kuli va tüf, ko'plab tajribalar shuni ko'rsatadiki, ham anaerob, ham aerob mikrofloraning o'sishini rag'batlantiradi. Shu bilan birga, o'stirish muhitiga turli xil hayotiy elementlarni qo'shish ham shart emas - bakteriyalarning o'zi ularni undan ajratib oladi. Qadim zamonlarda organik moddalarning qo'shimcha sintezi bilvosita magmatik substratlarda hayotning o'sishiga yordam berishi mumkin edi. Bundan tashqari, aerozollar kimyosi kam o'rganilgan sohadir, shuning uchun yuqori molekulyar biologik molekulalarning aerozol sintezi natijasi yanada qiziqarli. Shu ma'noda, kimyogarlar va vulkanologlar quruqlikdagi hayotning kelib chiqishi muammosini muhokama qilishga katta hissa qo'shishlari mumkin. Hisobot mualliflarining ta'kidlashicha, erta Yer atmosferasining qisqarishi haqidagi versiya hozirda shubha ostida. Biroq, vulqon otilishi va momaqaldiroqlar Yerda doimiy hodisadir, qadimgi davrlarda ikkalasining intensivligi zamonaviy dunyoga qaraganda yuqori bo'lgan. Shuning uchun arxey va proterozoy Yeridagi atmosfera qanday bo'lishidan qat'i nazar, vulqon otilishi doimo biologik molekulalarning sintezi uchun sharoit yaratadi. Manbalar: 1) Adam P. Jonson, H. Jeyms Klivs, Jeyson P. Dvorkin, Daniel P. Glavin, Antonio Lazkano, Jeffri L. Bada. Miller vulqon uchqunlarini chiqarish tajribasi // Fan. 17 oktyabr, 2008. V. 322. P. 404. DOI: 10.1126/science.1161527. 2) Jeffri L. Bada, Antonio Lazkano. Prebiyotik sho'rva - Miller tajribasini qayta ko'rib chiqish // Fan. 2003 yil 2 may. V. 300. S. 745–746. DOI: 10.1126/science.1085145. Shuningdek qarang: VN Parmon. Hayotning paydo bo'lishi nazariyasida yangi, "Kimyo va hayot" № 5, 2005. Elena Naimark

Hayot uchun zarur bo'lgan molekulalar Yerning rivojlanishining boshida kimyoviy reaktsiyalar natijasida paydo bo'lgan bo'lishi mumkin.

4,5 milliard yil oldin, Yer paydo bo'lganida, u issiq, jonsiz to'p edi. Bugungi kunda unda turli xil hayot shakllari juda ko'p. Shu munosabat bilan savol tug'iladi: sayyoramiz paydo bo'lgan paytdan to hozirgi kungacha qanday o'zgarishlar sodir bo'ldi, eng muhimi, jonsiz Yerda tirik organizmlarni hosil qiluvchi molekulalar qanday paydo bo'lgan? 1953 yilda Chikago universitetida tajriba o'tkazildi, u bugungi kunda klassikaga aylandi. U olimlarga ushbu asosiy savolga javob berish yo'lini ko'rsatdi.

1953 yilda Garold Urey allaqachon Nobel mukofoti sovrindori edi, Stenli Miller esa uning aspiranti edi. Millerning eksperimenti g'oyasi oddiy edi: yarim yerto'la laboratoriyasida u olimlarning fikriga ko'ra, eng qadimgi Yer atmosferasini takrorladi va nima bo'layotganini yon tomondan kuzatdi. Yuriy ko'magida u shisha sharsimon kolba va naychalardan oddiy apparat yig'di, unda bug'langan moddalar yopiq konturda aylanib, sovutilib, kolbaga qaytdi. Miller kolbani Urey va rus biokimyogari Aleksandr Oparin (1894-1980) atmosferada Yer paydo bo'lishining boshida bo'lgan deb hisoblagan gazlar - suv bug'lari, vodorod, metan va ammiak bilan to'ldirdi. Quyosh issiqligini taqlid qilish uchun Miller kolbani Bunsen gorelkasida qizdirdi va chaqmoq chaqnashlarining analogini olish uchun shisha naychaga ikkita elektrod kiritdi. Uning rejasiga ko'ra, kolbadan bug'langan material quvurga kirib, elektr uchqun razryadiga ta'sir qilishi kerak edi. Shundan so'ng, materialni sovutish va kolbaga qaytarish kerak edi, u erda butun tsikl yana boshlandi.

Tizim ikki haftalik ishlagandan so'ng, kolbadagi suyuqlik to'q qizil-jigarrang rangga ega bo'la boshladi. Miller bu suyuqlikni tahlil qildi va unda aminokislotalarni topdi - oqsillarning asosiy tarkibiy birliklari. Shunday qilib, olimlar hayotning kelib chiqishini asosiy kimyoviy jarayonlar nuqtai nazaridan o'rganish imkoniyatiga ega. 1953 yildan boshlab Miller-Urey tajribasining murakkab versiyalari, ma'lum bo'lganidek, barcha turdagi biologik molekulalarni, shu jumladan hujayra metabolizmi uchun zarur bo'lgan murakkab oqsillarni va hujayra membranalarini hosil qiluvchi lipidlar deb ataladigan yog'li molekulalarni ishlab chiqardi. Ko'rinishidan, xuddi shunday natijani elektr razryadlari o'rniga boshqa energiya manbalaridan foydalanish orqali ham olish mumkin edi - masalan, issiqlik va ultrabinafsha nurlanish. Demak, hujayraning yig'ilishi uchun zarur bo'lgan barcha komponentlarni qadimgi davrlarda Yerda sodir bo'lgan kimyoviy reaktsiyalarda olish mumkinligiga deyarli shubha yo'q.

Miller-Urey tajribasining ahamiyati shundaki, u qadimgi Yer atmosferasida bir necha yuz million yil davomida chaqmoq chaqishi yomg'ir bilan "birinchi sho'rva" ga tushgan organik molekulalarning paydo bo'lishiga olib kelishi mumkinligini ko'rsatdi ( Shuningdek qarang Evolyutsiya nazariyasi). Ushbu "bulyonda" hali o'rnatilmagan kimyoviy reaktsiyalar birinchi tirik hujayralarning paydo bo'lishiga olib kelishi mumkin. So'nggi yillarda ushbu hodisalar qanday rivojlanganligi haqida jiddiy savollar tug'ildi, xususan, eng qadimgi Yer atmosferasida ammiakning mavjudligi shubha ostiga olinmoqda. Bundan tashqari, biokimyoviy RNK molekulasining fermentativ faolligidan tortib okean tubidagi oddiy kimyoviy jarayonlargacha bo'lgan birinchi hujayraning shakllanishiga olib kelishi mumkin bo'lgan bir qancha muqobil stsenariylar taklif qilingan. Ba'zi olimlar hatto hayotning paydo bo'lishi murakkab moslashuvchan tizimlar haqidagi yangi fan bilan bog'liq va hayot ma'lum bir daqiqada to'satdan paydo bo'ladigan va uning tarkibiy qismlarida yo'q bo'lgan materiyaning kutilmagan xossasi bo'lishi mumkinligini taxmin qiladilar. Hozirgi kunda bu bilim sohasi jadal rivojlanish davrini boshidan kechirmoqda, unda turli farazlar paydo bo'lib, sinovdan o'tkazilmoqda. Ushbu farazlar girdobidan bizning eng uzoq ajdodlarimiz qanday paydo bo'lganligi haqidagi nazariya paydo bo'lishi kerak.

Shuningdek qarang:

Stenli Lloyd Miller, b. 1930 yil

Amerikalik kimyogar. Kaliforniyaning Oklend shahrida tug'ilgan, u Berklidagi Kaliforniya universiteti va Chikago universitetida tahsil olgan. 1960 yildan boshlab Millerning kasbiy faoliyati asosan San-Diegodagi Kaliforniya universiteti bilan bog'liq bo'lib, u erda kimyo professori lavozimini egallagan. Miller-Urey tajribasidagi ishi uchun u Kaliforniya Texnologiya Instituti ilmiy xodimi unvoniga sazovor bo'ldi.

Xarold Kleyton Urey, 1893-1981

Amerikalik kimyogar. Indiana shtatining Uolkerton shahrida ruhoniyning o'g'li bo'lib tug'ilgan. U Montana universitetida zoologiya bo‘yicha tahsil olgan va Berklidagi Kaliforniya universitetida kimyo fanlari nomzodi ilmiy darajasini olgan. U kimyoda fizik usullardan foydalanishga asos solgan va 1934 yilda vodorodning ogʻir izotopi deyteriyni kashf etgani uchun kimyo boʻyicha Nobel mukofoti bilan taqdirlangan. Keyinchalik uning ishi asosan turli izotoplardan foydalanganda kimyoviy reaktsiyalar tezligidagi farqlarni o'rganish bilan bog'liq edi.

Kuramshin A.I.

(“HiZh”, 2017 y., 7-son)

Kimyogarlar va biologlarning "Muqaddas kosasi" Yerdagi hayotning paydo bo'lishining siridir. Ushbu mavzu bo'yicha ko'plab gipotezalar mavjud, ammo abiogenez gipotezasi hali ham eng uyg'un deb hisoblanadi, unga ko'ra "hayot moddalari" nisbatan oddiy moddalarning kimyoviy reaktsiyalarining murakkab kaskadi natijasida hosil bo'lgan. yosh Yer. Uning foydasiga jiddiy dalil mashhur Miller-Urey tajribasi bo'lib, unda oqsillarni tashkil etuvchi aminokislotalar Yer atmosferasining prebiyotik tarkibiy qismlaridan olingan. 65 yil o'tgach, Chexiya tadqiqotchilari xuddi shunday sharoitlarda RNKning azotli asoslari ham hosil bo'lishi mumkinligini ko'rsatdilar (AQSh Milliy Fanlar Akademiyasi materiallari, 2017, 114, 17, 4306-4311, doi: 10.1073/pnas.1700010114 ).
1952 yilda kimyogarlar Stenli Miller va Garold Urey klassik tajribaga aylangan tajribani o'tkazdilar - ular abiogenez imkoniyatini sinab ko'rish uchun qadimgi Yer atmosferasida sodir bo'lishi mumkin bo'lgan jarayonlarni simulyatsiya qilishdi. Shisha idishda izolyatsiya qilingan suv, metan, ammiak, uglerod oksidi va vodorodning isitiladigan gazsimon aralashmasi vaqti-vaqti bilan suv bug'ining yangi qismlarini etkazib beradigan elektr zaryadiga duchor bo'ldi. Ushbu rejimda reaktsiya taxminan bir hafta davomida amalga oshirildi.
Olingan eritmani tahlil qilib, Miller va Urey undagi glisin, a-alanin va b-alanin aminokislotalarini aniq aniqladilar, shuningdek, zamonaviy oqsillarni tashkil etuvchi boshqa aminokislotalarning hosil bo'lishi uchun dalillarga ega bo'lishdi. Bir necha o'n yillar o'tgach, analitik kimyo asboblarida kuchliroq asboblar paydo bo'lganda, 20 ta proteinogen aminokislotadan 18 tasi o'sha eritmada topildi (xayriyatki, u butun vaqt davomida Yuurining stolida muhrlangan ampulada saqlangan va o'limidan keyin). , shogirdining ixtiyorida). Qolgan ikkitasi, sistein va metionin, Miller va Ureyning dastlabki tajribalarida oltingugurt manbai yo'qligi sababli muvaffaqiyatsiz bo'ldi.
Ushbu natijalar har doim abiogenez kontseptsiyasi foydasiga kuchli dalil hisoblangan bo'lsa-da, tanqidlar mavjud. Tanqidchilarning asosiy da'volari: erta Yer atmosferasini taqlid qilishda tadqiqotchilar hayotning paydo bo'lishi uchun juda muhim kamaytirish qobiliyatiga ega bo'lgan gaz aralashmasini, shuningdek, aminokislotalarni olishdi.
etarli emas, bizga ko'proq nukleotidlar kerak.
O'shandan beri ko'plab tajribalar o'tkazildi, ularda nisbatan oddiy molekulalardan ham azotli asoslarni, ham nukleotidlarni olish mumkin edi (batafsil ma'lumot uchun qarang. ). Chexiya Respublikasi Fanlar akademiyasining Fizikaviy kimyo instituti xodimlari Svätopluk Civish rahbarligida ish olib borib, uning shartlarini biroz o'zgartirib, eski yaxshi tajribani takrorlashga qaror qilishdi. Yangi versiyada ko'p narsalar o'zgarishsiz qoldi - NH dan kamaytiruvchi gaz aralashmasi 3 , CO va H 2 Oh, elektr impulslari. Biroq, tadqiqotchilar tizimni kuchli lazer bilan nurlantirishni qo'shdilar - ularning fikriga ko'ra, bu Yerga muntazam ravishda tushib qoladigan yirik meteoritlar natijasida yuzaga kelgan zarba to'lqinlari tufayli Yer atmosferasidagi plazma ajralishlarini taqlid qilishi kerak edi. Natijada ular nafaqat aminokislotalarni, balki ribonuklein kislotalarning barcha azotli asoslarini ham olishga muvaffaq bo'lishdi.
Tajribada davom etayotgan reaksiyalar mualliflar tomonidan quyidagicha tasvirlangan. Formamid HC(O)NH 2 va vodorod siyanidi HCN, keyin o'zaro ta'sirlashib, azotli asos guaninni beradi. Boshqa kanonik azotli asoslar - urasil, sitozin va adenin - guaninga qaraganda oddiyroq miqdorda hosil bo'lgan, ammo ularning mavjudligi ham tasdiqlangan. Reaksiya mahsulotlari tarkibida karbamid va aminokislotalar ham mavjud edi.
Tadqiqotchilarning ta'kidlashicha, ularning tajribasi abiogenezning muqobil gipotezalarini rad etishga emas, balki RNK komponentlari turli yo'llar bilan shakllanishi mumkinligini ko'rsatishga qaratilgan.

Asosiy maqola: Miller-Urey tajribasi

Evolyutsiyaning eng mashhur gipotezalaridan biri XX asrning 20-yillarida rus tadqiqotchisi A. I. Oparin va ingliz tadqiqotchisi J. Xolden tomonidan nashr etilgan. Nazariya shuni ko'rsatdiki, o'sha paytdagi er yuzidagi sharoitlar kimyoviy reaktsiyalarga yordam beradi. Atmosfera va dengizdagi noorganik birikmalardan murakkab organik birikmalar sintez qilinishi kerak edi. Kerakli energiya juda qizg'in ultrabinafsha nurlanish bilan ta'minlangan, u tarkibidagi O 2 va O 3 ning pastligi tufayli atmosferaga erkin kirib borishi mumkin edi.

1953 yilda bu nazariya kimyogarlar Stenli Miller va Xarold C. Urey tomonidan ibtidoiy sho'rva tajribasidan juda yaxshi natijalar bilan tasdiqlangan. Ular eksperimental ravishda isbotladilarki, go'yoki prebiyotik sharoitga ega bo'lgan muhitga o'xshash muhitda tashqaridan energiya oqimi (chaqmoq), noorganik birikmalar (suv, metan, ammiak va vodorod), aminokislotalar va oddiyroq karboksilik va yog' kislotalari. - biomolekulalarning eng muhim qurilish bloklaridan ba'zilari paydo bo'ladi (bundan tashqari, Miller kolbalarining saqlanib qolgan tarkibini zamonaviy tadqiqotlar ularda Miller aniqlaganidan ko'ra ko'proq aminokislotalar mavjudligini ko'rsatdi).

Keyinchalik, ko'p hollarda, ibtidoiy bulon bilan murakkabroq tajribalar o'tkazib, eksperimentchilar tirik mavjudotlarning barcha eng muhim qurilish bloklari - aminokislotalar, yog'lar, shakar, nukleotidlar va yanada murakkab organik birikmalar - porfinlar va izoprenoidlarni olishga muvaffaq bo'lishdi. manba aniqlanmagan 1264 kun] .

Biokimyogar Robert Shapironing fikricha, Miller va Urey tomonidan sintez qilingan aminokislotalar nukleotidlarga qaraganda ancha murakkab molekulalardir. Tabiiy oqsillarning bir qismi bo'lgan 20 ta aminokislotadan eng oddiyi faqat ikkita uglerod atomiga ega va bir xil to'plamdagi 17 ta aminokislota olti yoki undan ko'p. Miller va Urey tomonidan sintez qilingan aminokislotalar va boshqa molekulalar uchta uglerod atomidan ko'p bo'lmagan. Va bunday tajribalar jarayonida nukleotidlar faqat 2009 yilda olingan.

Bu organik molekulalarning tabiiy hosil bo'lish imkoniyatini ko'rsatgan bo'lsa-da, bugungi kunda bu natijalar ba'zan tanqid qilinadi. Dastlabki sho'rva tajribasida o'sha davrdagi atmosfera ishqoriy xususiyatga ega bo'lib, o'sha davrning ilmiy g'oyalariga mos keladi deb taxmin qilingan. Bugungi kunda, boshqa tomondan, atmosferaning bir oz ishqoriy yoki hatto neytral tabiati taxmin qilinmoqda, garchi bu masala haligacha hal qilinmagan va atmosfera sharoitlarining mahalliy kimyoviy og'ishlari, masalan, vulqonlar yaqinida ham muhokama qilinadi. Keyinchalik tajribalar organik molekulalarning bunday sharoitlarda ham paydo bo'lishi mumkinligini isbotladi, hatto birinchi tajribalarda chiqmagan, lekin ancha kichikroq miqdorda. Bu ko'pincha organik molekulalarning kelib chiqishi boshqacha tarzda hech bo'lmaganda qo'shimcha rol o'ynaganligini ta'kidlaydi. O'rta okean tizmalarining gidrotermal teshiklari yaqinida organik moddalarning kelib chiqishi haqidagi nazariyalar ham keltirilgan.

Birlamchi bulondan organik molekulalarning kelib chiqishiga qarshi dalil sifatida ba'zida tajriba davomida rasemat, ya'ni aminokislotalarning L va D shakllarining teng aralashmasi olinadi. Shunga ko'ra, chiral molekulalarning ma'lum bir variantiga ustunlik berilgan tabiiy jarayon bo'lishi kerak. Ba'zi kosmik biologlarning ta'kidlashicha, kosmosda organik birikmalarning kelib chiqishini isbotlash osonroq, chunki ularning fikriga ko'ra, dumaloq qutblangan nurlanish bilan fotokimyoviy jarayonlar, masalan, pulsarlar, faqat ma'lum bir aylanish molekulalarini yo'q qilishga qodir. Darhaqiqat, meteoritlarda topilgan chiral organik molekulalarning 9% chap qo'llar ustunlik qilgan. Biroq, 2001 yilda Alan Sagatelyan O'z-o'zini replikatsiya qiluvchi peptid tizimlari, shuningdek, rasemik aralashmada ma'lum aylanish molekulalarini samarali tanlashga qodirligini ko'rsatdi, bu esa ma'lum optik izomerlardan polimerlarning erdan kelib chiqishiga imkon beradi.

Nega eksperimentlarni yoqtirmasligingiz, seminarlarning afzalliklari, ilmiy rahbarning olijanobligi va Sovuq urush fonida tiriklarning paydo bo'lishi haqida biz "Fan tarixi" bo'limimizda aytib beramiz.

Stenli Miller 1930 yilda huquqshunos va maktab o'qituvchisi oilasida tug'ilgan. Bolaligidanoq bola o'qishni yaxshi ko'rardi, yaxshi o'qidi, tabiatni sevdi, skautlar bilan sayohatlarga chiqdi. Akasi ortidan u ham xuddi o‘zi kabi Kaliforniya universitetiga kimyo bo‘yicha o‘qishga kirdi. Universitet kursini osongina o'tab bo'lgach, u Chikago universitetiga ko'chib o'tdi, u unga assistent lavozimini taklif qildi (otasi vafotidan keyin u endi oddiy o'qishga qodir emas edi). Kelgusi ish uchun mavzuni, o'z bilimlari va yorqin aqlini qo'llash uchun uzoq va qiyin qidiruv boshlandi.

Eksperimentni "bo'sh, vaqt talab qiladigan va unchalik muhim emas" (yoki shunchaki qimmat) deb hisoblagan Miller nazariy muammolarga murojaat qildi. Ishlari Millerning e'tiborini tortgan professorlardan biri yulduzlardagi kimyoviy elementlarning sintezini o'rgangan Edvard Teller edi.

Biroq, biz bugun gaplashayotgan Stenli Miller 1951 yilning kuzida, o'sha paytda Nobel mukofoti laureati (deyteriyni kashf etgani uchun) professor Garold Ureyning seminarlarida qatnasha boshlaganida "tug'ilgan". O'sha paytda Urey kosmokimyo, yulduzlar va sayyoralardagi kimyoviy elementlarning evolyutsiyasi bilan shug'ullangan va Yerning dastlabki atmosferasining tarkibi haqida taxmin qilgan. U organik moddalarning sintezi qadimgi yer atmosferasiga o'xshash muhitda mumkin deb hisoblagan. Bu g'oyalar Millerni hayratda qoldirdi (shunchalik u ma'ruzalar tafsilotlarini o'nlab yillar o'tib esladi) va u tadqiqotini Ureyga o'tkazdi.

Xarold Urey

Wikimedia Commons

Shunday qilib, Miller ko'plab olimlarni jalb qilgan muammoni hal qildi. Uilyam Xarvi, Franchesko Redi, Lui Paster, Latszaro Spallanzani, Yakob Berzelius, Fridrix Voller tirik mavjudotlar jonsiz mavjudotlardan paydo bo'lishi mumkinligi haqida bahslashdilar (va bu hatto biz fan tarixida allaqachon yozgan narsalarimiz ham emas).

Qarama-qarshilik hatto 20-asrda ham to'xtamadi. Bu yerda hamyurtimiz Aleksandr Oparinning hissasi katta. 1920-yillarda u "Hayotning kelib chiqishi to'g'risida" maqolasini nashr etdi, unda u "birlamchi sho'rva" dan tirik mavjudotlarning kelib chiqishi haqidagi nazariyasini bayon qildi. Oparin organik moddalarning paydo bo'lishi makromolekulyar birikmalar yuqori konsentratsiyali hududlarda mumkinligini taklif qildi. Bunday zonalar ularni atrof-muhitdan qisman ajratib turadigan qobiqga ega bo'lgach, ular koaservat tomchilariga aylandi - Oparin-Xaldan nazariyasining asosiy kontseptsiyasi (taxminan bir vaqtning o'zida shunga o'xshash g'oyalar ingliz biologi Jon Xelden tomonidan ishlab chiqilgan). Bu tomchilar ichida oddiy organik moddalar, so'ngra murakkab birikmalar hosil bo'lishi mumkin: oqsillar, aminokislotalar. Atrof-muhitdagi moddalarni o'zlashtirib, tomchilar o'sishi va bo'linishi mumkin.

Ammo Millerga qaytish. Avvaliga uning g'ayrati va qandaydir eksperiment o'tkazish va nazariyani sinab ko'rish istagi Yuriyga xushyoqishni topa olmadi: aspirant noma'lum tomonga chiqmasligi kerak, agar u oddiyroq ish qilsa yaxshi bo'ladi. Oxir-oqibat professor tavba qildi, lekin Millerga bir yil vaqt berdi. Natija bo'lmaydi, mavzuni o'zgartirish kerak bo'ladi.

Miller ishga kirishdi: u Ureyning dastlabki atmosferaning tarkibi haqidagi ma'lumotlarini oldi va hayotning paydo bo'lishi uchun zarur bo'lgan birikmalarning sintezini elektr razryadlari bilan rag'batlantirish mumkinligini taklif qildi (yaqinda, hatto Yer yuzida chaqmoq kam bo'lmagan. antik davr). O'rnatish shisha naychalar bilan bog'langan ikkita kolbadan iborat edi. Pastki kolbada suyuqlik, yuqori qismida - gazlar aralashmasi: metan, ammiak va vodorod - va bug' bor edi. Yuqori kolbaga elektrodlar ham ulanib, elektr razryad hosil qildi. Turli joylarda bu tizim isitiladi va sovutiladi va modda doimiy ravishda aylanadi.

Miller tajribasi - Urey

Wikimedia Commons

Bir hafta o'tgach, tajriba to'xtatildi va sovutilgan suyuqlik solingan kolba tashqariga chiqarildi. Miller uglerodning 10-15% organik shaklga o'tganligini aniqladi. Qog'oz xromatografiyasidan foydalanib, u glitsin (ular tajribaning ikkinchi kunida paydo bo'lgan), alfa va beta-aminopropion kislotasi, aspartik va alfa-aminobutirik kislotalarning izlarini payqadi.

Miller Ureyga bu kamtarona, ammo juda mazmunli natijalarni ko'rsatdi (ular erta Yer sharoitida organik moddalar paydo bo'lishi mumkinligini isbotladilar) va olimlar, garchi muammosiz bo'lmasa ham, ularni Science jurnalida nashr etishdi. Mualliflar orasida faqat Miller qayd etilgan, aks holda, Yuuri barcha e'tibor kashfiyotning haqiqiy muallifiga emas, balki unga, Nobel mukofoti sovrindoriga qaratiladi deb qo'rqardi.