该米勒和尤里实验由生产中使用较简单的无机分子作为在特定条件下起始物质的有机分子组成。实验的目的是重现地球的古老条件。
所述娱乐活动的目的是验证生物分子的可能来源。实际上,该模拟实现了对生物体必不可少的分子(例如氨基酸和核酸)的产生。
在米勒和尤里之前:历史观点
关于生命起源的解释一直是一个激烈辩论和有争议的话题。在文艺复兴时期,人们相信生活是突然起源的。该假设称为自发生成。
后来,科学家的批判性思维开始发芽,这一假设被抛弃了。但是,一开始提出的问题仍然不清楚。
在1920年代,当时的科学家使用“原始汤”一词来描述一种可能起源于生命的假想海洋环境。
问题在于提出生物分子的逻辑起源,以使来自无机分子的生命(碳水化合物,蛋白质,脂质和核酸)成为可能。
早在1950年代,在Miller和Urey实验之前,一组科学家就成功地从二氧化碳合成了甲酸。这个巨大的发现发表在著名的科学杂志上。
它由什么组成?
到1952年,史丹利·米勒(Stanley Miller)和哈罗德·乌里(Harold Urey)设计了一种实验方案,以在他们自己构造的巧妙的玻璃管和电极系统中模拟原始环境。
该系统由一瓶水组成,类似于原始海洋。与该烧瓶相连的是另一个带有所谓的益生元环境的成分。
Miller和Urey使用以下比率进行重现:200 mmHg的甲烷(CH 4),100 mmHg的氢(H 2),200 mmHg的氨(NH 3)和200 ml的水(H 2 O)。
该系统还具有冷凝器,该冷凝器的作用是像通常的雨水一样冷却气体。同样,他们集成了两个能够产生高电压的电极,目的是创建可促进复杂分子形成的高反应性分子。
这些火花试图模拟可能的闪电和益生元环境中的闪电。该设备的末端为“ U”形部分,可防止蒸汽沿相反方向传播。
在水被加热的同时,实验受到电击一周。加热过程模拟太阳能。
结果
开始的第一天,实验混合物是完全干净的。这些天,混合物开始呈现红色。在实验结束时,该液体呈现深红色至褐色,其粘度显着增加。
实验达到了其主要目的,并且从早期大气的假想成分(甲烷,氨,氢和水蒸气)生成了复杂的有机分子。
研究人员能够鉴定出痕量氨基酸,例如甘氨酸,丙氨酸,天冬氨酸和氨基正丁酸,它们是蛋白质的主要成分。
该实验的成功促使其他研究人员继续探索有机分子的起源。通过对Miller和Urey方案进行修改,可以重新创建二十种已知氨基酸。
还可以产生核苷酸,它们是遗传物质的基本组成部分:DNA(脱氧核糖核酸)和RNA(核糖核酸)。
重要性
该实验成功地通过实验验证了有机分子的出现,并提出了一个颇具吸引力的方案来解释可能的生命起源。
但是,由于蛋白质和RNA合成需要DNA分子,因此产生了固有的难题。让我们记住,生物学的中心教条提出将DNA转录为RNA,然后将其转录为蛋白质(此前提下有已知的例外,例如逆转录病毒)。
那么,这些生物分子是如何在没有DNA的情况下由其单体(氨基酸和核苷酸)形成的呢?
幸运的是,核酶的发现设法澄清了这种明显的悖论。这些分子是催化RNA。由于同一分子可以催化和携带遗传信息,因此解决了这个问题。这就是为什么存在原始RNA世界的假设的原因。
相同的RNA可以自我复制并参与蛋白质的形成。DNA可以通过辅助途径出现,并被选作继承于RNA的分子。
发生这种情况的原因可能有几个,主要是因为DNA的反应性比RNA小,而且更稳定。
结论
该实验设计的主要结论可以概括为以下陈述:复杂的有机分子如果暴露于假定的原始大气条件下(例如高压,紫外线辐射和低气压),可能源自较简单的无机分子。氧含量。
此外,发现一些无机分子是形成某些氨基酸和核苷酸的理想候选物。
假设原始环境符合所述结论,该实验使我们能够观察到生命有机体的组成部分。
在生命出现之前,世界很可能比米勒所使用的组件具有更多,更复杂的组件。
尽管从这样简单的分子出发来提出生命起源似乎是不切实际的,但米勒还是能够通过一个微妙而巧妙的实验来证实这一点。
对实验的批评
关于该实验的结果以及第一个细胞是如何产生的,仍存在争论和争议。
目前认为,米勒用来形成原始气氛的组件与现实不符。更现代的观点赋予火山重要的作用,并提出这些结构产生的气体产生矿物质。
米勒实验的一个关键点也被质疑。一些研究人员认为,大气对生物的产生几乎没有影响。
参考文献
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