Експеримент Милър-Юри - Светът е прекрасен
Опитът и неговата интерпретация
Изходните вещества за експеримента са вода, метан, амоняк и водород, вижте експеримента. Тези химикали бяха поставени в херметически затворена стерилна система от стъклени колби и тръби, свързани по такъв начин, че образуваха примка. В една от колбите се налива вода, а в другата се поставят чифт електроди. Колбата с вода се нагрява, така че течността да се изпари, между електродите периодично преминава искра, която трябваше да съответства на мълния. След това атмосферата се охлади отново по такъв начин, че водата кондензира и изтече обратно в първата колба, като по този начин преминава през затворен цикъл.
След една седмица непрекъсната работа на инсталацията, Милър и Ури установиха, че 10-15% от общия въглерод е в сладостта на органичната материя. Два процента от въглерода образуват аминокиселини, които обикновено са част от протеините. Имаше особено много глицин. Образуваха се също захар, липиди и някои съставки на нуклеиновите киселини.
Както показаха следващите експерименти, в инсталацията се образува рацемична смес от леви и десни оптично активни изомери.
Известно е, че циановодородът (HCN), формалдехидът и други активни междинни продукти (ацетилен, цианоацетилен и др.) Първо се образуват в колби.
CO2=> CO + [O] (атомен кислород) CH4 + 2 [O] => CH2O + H2O CO + NH3 => HCN + H2O CH4 + NH3 => HCN + 3H2 (BMA процес) Тези съединения допълнително реагират едно с друго с разтвори на аминокиселини (синтез на Strecker) и други биомолекули:
CH2O + HCN + NH3 => NH2-CH2-CN + H2O NH2-CH2-CN + 2H2O => NH3 + NH2-CH2-COOH (глицин) Други експерименти
Първият експеримент на Милър и Ури беше вдъхновение замного други. През 1961 г. Хоан Ого открива, че една от нуклеиновите бази, аденинът, може да се образува от циановодород. В своя експеримент той получава голямо количество аденин, чиито молекули са образувани от 5 молекули HCN. При подходящи условия много аминокиселини се образуват с HCN и амоняк. Допълнителни експерименти показаха, че други нуклеинови бази също могат да бъдат получени при редуциращи атмосферни условия.
Съвременните експерименти на химика Джефри Бъд от Института по океанография Скрипс бяха подобни на тези на Юри и Милър. Бада обаче отбеляза, че в настоящите модели на древната атмосфера на Земята карбоксилната киселина и азотът образуват нитриди, които разрушават аминокиселините веднага щом се образуват. Въпреки това, на древната Земя може да е имало достатъчно желязо и карбонати в състава на минералите, които да неутрализират ефекта на нитридите. Когато Bada проведе експеримент като Millerovo, добавяйки желязо и карбонати към системата, реакционните продукти бяха богати на аминокиселини. Това предполага, че аминокиселините биха могли да се образуват в атмосферата на древната Земя, дори когато е съдържала въглероден диоксид и азот.
Атмосфера на древната Земя
Значението на експеримента Мюлер-Ури за обяснение на произхода на живота на Земята е свързано с въпроса за състава на земната атмосфера непосредствено след формирането на планетата. Според съвременните концепции първоначалната атмосфера на Земята е била напълно унищожена в резултат на силен метеорен дъжд, паднал преди около 4,5 милиарда години и оставил след себе си месечни кратери. Новата атомосфера се е образувала в резултат на дегазацията на земната кора. Трудно е да се определи първоначалният състав на тази нова, вторична атмосфера, тъй като съвременната атмосфера до голяма степен е продукт на жизнените дейности.ограничен Съставът на ранната атмосфера се определя експериментално чрез анализ на най-старите земни скали. Точността на изследването се усложнява от факта, че през последните 4 милиарда години дори най-древните скали са били засегнати и променени, замърсени в резултат на по-късни явления.
Има доказателства, че съставът на земната атмосфера след формирането на планетата включва много по-малко редуциращи молекули, отколкото се смяташе по време на експеримента Милър-Юри. Има достатъчно доказателства за значителни вулканични изригвания преди 4 милиарда години, които са отделяли във въздуха въглероден диоксид, азот, сероводород и серен диоксид. Експериментите, използващи тези газове, в допълнение към тези, използвани в първия експеримент на Милър-Юри, дават разнообразен набор от молекули. В своите експерименти Милър и Юри получават рацемични смеси, но L-изомерите на аминокиселините доминират в природата. Някои по-късни проучвания показват, че са възможни непропорционални количества L- и D-енантиомери.
Първоначално се смяташе, че вторичната атмосфера на Земята съдържа главно амоняк и метан. Въпреки това е вероятно основният компонент на атмосферата да е въглероден диоксид, вероятно с някои примеси на въглероден оксид и азот. Газови смеси с CO, CO2, N2 и т.н. дават резултати, подобни на тези при използване на CH4, NH3, освен ако не присъства O2. Източникът на водородни атоми е водната пара. Всъщност, за производството на ароматни аминокиселини е необходимо да се използват не особено богати на водород смеси. Във вариантите на експериментите на Милър беше възможно да се получат повечето аминокиселини, хидрокиселини, пиримидини и захари, които се срещат в природата.
Условия, подобни на тези, използвани в експеримента на Милър-Юри, съществуват и на други небесни тела в Слънчевата система. Често ролята на мълния може да бъдеприписват на ултравиолетовото лъчение. Меторитът Murchison, паднал през 1969 г. близо до град Murchison в Австралия, съдържа повече от 90 различни аминокиселини, деветнадесет от които се намират в живите организми. Смята се, че кометите и другите ледени извънземни тела съдържат много сложни въглеродни съединения като толини. Тъй като в ранните етапи от своята история Земята трябваше да претърпи падането на голям брой метеорити, много органични вещества заедно с вода и други компоненти на атмосферата можеха да паднат на нейната повърхност. Такива разсъждения дават привържениците на хипотезата за панспермията, според която животът е възникнал извън Земята.