За това защо не можете да харесвате експериментите, за ползите от семинарите, благородството на научен лидер и появата на живите на фона на Студената война, разказваме в нашия раздел „История на науката“.
Стенли Милър е роден през 1930 г. в семейството на адвокат и училищен учител. От детството момчето обичаше да чете, учи добре, обичаше природата, ходеше на походи с момчета скаути. След брат си той влезе в Калифорнийския университет, също като него, за да учи химия. След като премина лесно университетския курс, той се премести в Чикагския университет, който му предложи позиция като асистент (след смъртта на баща си той вече не можеше да си позволи просто да учи). Започна дълго и трудно търсене на тема за по-нататъшна работа, място, където да приложат своите знания и светъл ум.
Смятайки, че експериментирането е „празно, отнемащо време и не е много важно“ (или може би просто скъпо), Милър се обърна към теоретичните проблеми. Един от професорите, чиято работа привлече вниманието на Милър, е Едуард Телър, който изучава синтеза на химични елементи в звездите.
Въпреки това Стенли Милър, за който говорим днес, е „роден“ през есента на 1951 г., когато започва да посещава семинарите на професор Харолд Юри, вече по това време нобелов лауреат (за откриването на деутерий). По това време Юри е увлечен от космохимията, еволюцията на химичните елементи в звездите и планетите и прави предположение за състава на ранната атмосфера на Земята. Той вярвал, че синтезът на органични вещества е възможен в среда, подобна на атмосферата на древната земя. Тези идеи очароваха Милър (дотолкова, че той си спомня подробностите от лекциите десетилетия по-късно) и той продължи с изследванията си към Юри.
Харолд Юри
Wikimedia Commons
Така Милър се справи с проблем, който привлече много учени. Уилям Харви, Франческо Реди, Луис Пастьор, Лазаро Спаланцани, Якоб Берцелиус, Фридрих Вьолер спорят дали живите същества могат да възникнат от неживи същества (и това дори не е всичко, за което вече сме писали в Историята на науката).
Спорът не стихва дори през 20-ти век. Тук голям принос има нашият сънародник Александър Опарин. През 20-те години на миналия век той публикува статия „За произхода на живота“, в която очертава своята теория за произхода на живите същества от „първичната супа“. Опарин предполага, че появата на органични вещества е възможна в области с висока концентрация на макромолекулни съединения. Когато такива зони придобиват обвивка, която частично ги отделя от околната среда, те се превръщат в коацерватни капки - ключовата концепция на теорията на Опарин-Халдейн (приблизително по същото време подобни идеи са разработени от британския биолог Джон Холдейн). Вътре в тези капки могат да се образуват прости органични вещества, последвани от сложни съединения: протеини, аминокиселини. Като абсорбира вещества от околната среда, капчиците могат да растат и да се разделят.
Но да се върнем на Милър. Първоначално неговият ентусиазъм и желание да организира някакъв експеримент и да тества теорията не намериха симпатия към Юри в началото: аспирантът не трябва да се изкачва в неизвестното, по-добре е да направи нещо по-просто. В крайна сметка професорът отстъпи, но даде на Милър една година. Няма да има резултати, темата ще трябва да се смени.
Милър се заел с работа: той взе данните на Юри за състава на ранната атмосфера и предположи, че синтезът на съединенията, необходими за възникването на живота, може да бъде стимулиран от електрически разряд (смята се, че мълнията не е била необичайна на Земята дори в античността). Устройството се състоеше от две колби, свързани със стъклени тръби. В долната колба имаше течност, в горната - смес от газове: метан, амоняк и водород - и пара. Електродите също бяха свързани към горната колба, създавайки електрически разряд. На различни места тази система се нагряваше и охлаждаше, а веществото циркулираше непрекъснато.
Експеримент на Милър - Юри
Wikimedia Commons
След една седмица експериментът се спира и колбата с охладената течност се изважда. Милър открива, че 10-15% от въглерода са преминали в органична форма. С помощта на хартиена хроматография той забелязва следи от глицин (те се появяват още на втория ден от експеримента), алфа- и бета-аминопропионова киселина, аспарагинова и алфа-аминомаслена киселини.
Милър показа на Ури тези скромно звучащи, но толкова смислени резултати (те доказаха възможността за поява на органични вещества в условията на ранната Земя) и учените, макар и не без проблеми, ги публикуваха в списание Science. Сред авторите беше посочен само Милър, в противен случай, страхуваше се Юри, цялото внимание щеше да бъде насочено към него, нобеловия лауреат, а не към истинския автор на откритието.
МОСКВА, 21 януари - РИА Новости.Американски биолози са репликирали успешно един от най-известните експерименти от средата на 20-ти век, така наречения експеримент на Милър-Юри, и успешно пресъздадоха набор от няколко първични аминокиселини от най-простите неорганични съединения по време на дълга химическа еволюция, според статия, публикувана в списание JoVE.
Условията на планетите в ранната Вселена са били подходящи за възникването на животаТемпературата на космическия микровълнов фон 15 милиона години след Големия взрив беше до 30 градуса по Целзий, поради което планетите, ако съществуваха по това време, биха могли да имат течна вода, необходима за живота.Ерик Паркър от Технологичния институт на Джорджия в Атланта (САЩ) и неговите колеги се опитаха да повторят един от ключовите етапи в химическата еволюция на органичните вещества на Земята, следвайки стъпките на двама известни биохимици в света - Стенли Милър и Харолд Юри .
В средата на 50-те години на миналия век Милър и Юри експериментално тестват и потвърждават истинността на абиогенетичната хипотеза за произхода на живота, чиито основи са формулирани от руския биолог Александър Опарин през 1922 г.
Милър и Юри се опитват да създадат аминокиселини от прости съединения като вода, амоняк, въглероден оксид и метан, пресъздавайки условията, преобладаващи на ранната Земя. За да направят това, те загряват "първичния бульон" с тези вещества и прекарват парата през колба, в която са поставени електроди, и след това я охлаждат. След известно време в този "сироп" започнаха да се появяват аминокиселини.
През следващите години учените многократно повтарят експеримента на Милър-Юри, но използваните от тях процедури са твърде сложни и объркващи, за да проверят напълно резултатите си. Авторите на статията проучиха описанието на експеримента на Милър и Юри, опростиха го и подготвиха видео, обясняващо как се провежда експеримента.
"Нашите резултати показват, че аминокиселините, градивните елементи на живота, могат да се образуват при условията, преобладаващи на ранната Земя. Милър не призова за повторение на този експеримент поради причината, че неговата експериментална настройка може да експлодира. Ако прочетете описанието на неговата методика, тогава няма да е съвсем ясно как е проведен експериментът. Затова сме подготвили безопасна методика за провеждане на експеримента за заинтересовани колеги“, заключава Паркър.
Схема на експеримента.
Експеримент на Милър - Юри- известен класически експеримент, при който се симулират хипотетични условия от ранния период на развитие на Земята, за да се провери възможността за химическа еволюция. Всъщност това беше експериментален тест на хипотезата, изразена по-рано от Александър Опарин и Джон Холдейн, че условията, съществували на примитивната Земя, благоприятстват химични реакции, които могат да доведат до синтеза на органични молекули от неорганични. Проведено през 1953 г. от Стенли Милър и Харолд Юри. Апаратът, предназначен за експеримента, включва смес от газове, съответстващи на тогавашните представи за състава на атмосферата на ранната Земя, и през нея преминават електрически разряди.
Експериментът Милър-Юри се счита за един от най-важните експерименти в изследването на произхода на живота на Земята. Първичният анализ показа наличието на 5 аминокиселини в крайната смес. Въпреки това, по-точен повторен анализ, публикуван през 2008 г., показа, че експериментът е довел до образуването на 22 аминокиселини.
Описание на експеримента
Сглобеният апарат се състои от две колби, свързани със стъклени тръби в цикъл. Газът, запълващ системата, беше смес от метан (CH 4), амоняк (NH 3), водород (H 2) и въглероден оксид (CO). Едната колба беше наполовина пълна с вода, която се изпарява при нагряване и водната пара пада в горната колба, където се прилагат електрически разряди с помощта на електроди, имитиращи разряди на мълния на ранната Земя. През охладена тръба кондензираната пара се връща в долната колба, осигурявайки постоянна циркулация.
След една седмица непрекъснато циклиране, Милър и Юри открили, че 10-15% от въглерода са преминали в органична форма. Оказа се, че около 2% от въглерода е под формата на аминокиселини, като глицинът е най-разпространеният от тях. Открити са също захари, липиди и прекурсори на нуклеинова киселина. Експериментът е повторен няколко пъти през 1953-1954 г. Милър използва две версии на апарата, едната от които, т.нар. "вулканичен", имаше известно стеснение в тръбата, което доведе до ускорен поток от водна пара през разрядната колба, която според него симулира по-добре вулканична активност. Интересно е, че повторният анализ на пробите на Милър, извършен 50 години по-късно от професора и бившия му сътрудник Джефри Бейд (инж. Джефри Л. Бада) използвайки съвременни методи на изследване, откри 22 аминокиселини в проби от „вулканичния“ апарат, тоест много повече, отколкото се смяташе преди.
Милър и Юри основават своите експерименти върху идеи от 50-те години на миналия век за възможния състав на земната атмосфера. След своите експерименти много изследователи проведоха подобни експерименти в различни модификации. Показано е, че дори малки промени в условията на процеса и състава на газовата смес (например добавяне на азот или кислород) могат да доведат до много значителни промени както в получените органични молекули, така и в ефективността на процеса на техния синтез. . В момента въпросът за възможния състав на първичната атмосфера на Земята остава открит. Въпреки това се смята, че високата вулканична активност от онова време също е допринесла за освобождаването на такива компоненти като въглероден диоксид (CO 2), азот, сероводород (H 2 S), серен диоксид (SO 2).
Критика на заключенията от експеримента
Критикуват се изводите за възможността за химическа еволюция, направени въз основа на този експеримент. Основният аргумент на критиците е липсата на единна хиралност в синтезираните аминокиселини. Действително, получените аминокиселини са почти еднаква смес от стереоизомери, докато за аминокиселини с биологичен произход, включително тези, които са част от протеини, преобладаването на един от стереоизомерите е много характерно. Поради тази причина по-нататъшният синтез на сложни органични вещества, лежащи в основата на живота, директно от получената смес е труден. Според критиците, въпреки че синтезът на най-важните органични вещества е ясно демонстриран, широкообхватното заключение за възможността за химическа еволюция, извлечено директно от този опит, не е напълно оправдано.
Вижте също
Бележки
литература
- MILLER S.L. (май 1953 г.). "Производство на аминокиселини при възможни примитивни земни условия". Наука (Ню Йорк, Ню Йорк) 117 (3046): 528–9. PMID 13056598 .
- MILLER SL, UREY HC (юли 1959 г.). „Синтез на органични съединения на примитивната земя“. Наука (Ню Йорк, Ню Йорк) 130 (3370): 245–51. PMID 13668555 .
- Lazcano A, Bada JL (юни 2003 г.). "
Експериментът Милър-Юри е известен класически експеримент, който симулира хипотетични условия в ранната Земя, за да тества възможността за химическа еволюция. Проведено през 1953 г. от Стенли Милър и Харолд Юри. Апаратът, предназначен за експеримента, включва смес от газове, съответстващи на тогавашните представи за състава на атмосферата на ранната Земя, и през нея преминават електрически разряди.
Експериментът Милър-Юри се счита за един от най-важните експерименти в изследването на произхода на живота на Земята. Първичният анализ показа наличието на 5 аминокиселини в крайната смес. Въпреки това, по-точен повторен анализ, публикуван през 2008 г., показа, че експериментът е довел до образуването на 22 аминокиселини.
Описание на експеримента
Сглобеният апарат се състои от две колби, свързани със стъклени тръби в цикъл. Газът, запълващ системата, беше смес от метан (CH 4), амоняк (NH 3), водород (H 2) и въглероден оксид (CO). Едната колба беше наполовина пълна с вода, която се изпарява при нагряване и водната пара пада в горната колба, където се прилагат електрически разряди с помощта на електроди, имитиращи разряди на мълния на ранната Земя. През охладена тръба кондензираната пара се връща в долната колба, осигурявайки постоянна циркулация.
След една седмица непрекъснато циклиране, Милър и Юри открили, че 10-15% от въглерода са преминали в органична форма. Оказа се, че около 2% от въглерода е под формата на аминокиселини, като глицинът е най-разпространеният от тях. Открити са също захари, липиди и прекурсори на нуклеинови киселини. Експериментът е повторен няколко пъти през 1953-1954 г. Милър използва две версии на апарата, едната от които, т.нар. "вулканичен", имаше известно стеснение в тръбата, което доведе до ускорен поток от водна пара през разрядната колба, която според него симулира по-добре вулканична активност. Интересно е, че повторен анализ на пробите на Милър, извършен 50 години по-късно от професор и бившия му сътрудник Джефри Л. Бада, използвайки съвременни методи на изследване, открива 22 аминокиселини в проби от "вулканичния" апарат, тоест много повече, отколкото се смяташе по-рано .
Милър и Юри основават своите експерименти върху идеи от 50-те години на миналия век за възможния състав на земната атмосфера. След своите експерименти много изследователи проведоха подобни експерименти в различни модификации. Показано е, че дори малки промени в условията на процеса и състава на газовата смес (например добавяне на азот или кислород) могат да доведат до много значителни промени както в получените органични молекули, така и в ефективността на процеса на техния синтез. . В момента въпросът за възможния състав на първичната атмосфера на Земята остава открит. Въпреки това се смята, че високата вулканична активност от онова време също е допринесла за освобождаването на такива компоненти като въглероден диоксид (CO 2), азот, сероводород (H 2 S), серен диоксид (SO 2).
Критика на заключенията от експеримента
Критикуват се изводите за възможността за химическа еволюция, направени въз основа на този експеримент.
Както става ясно, един от основните аргументи на критиците е липсата на единна хиралност в синтезираните аминокиселини. Действително, получените аминокиселини са почти еднаква смес от стереоизомери, докато за аминокиселините с биологичен произход, включително тези, които са част от протеините, преобладаването на един от стереоизомерите е доста характерно. Поради тази причина по-нататъшният синтез на сложни органични вещества, лежащи в основата на живота, директно от получената смес е труден. Според критиците, въпреки че синтезът на най-важните органични вещества е ясно демонстриран, широкообхватното заключение за възможността за химическа еволюция, извлечено директно от този опит, не е напълно оправдано.
Много по-късно, през 2001 г., Алън Сагателян показа, че самовъзпроизвеждащите се пептидни системи са в състояние ефективно да амплифицират молекули с определена ротация в рацемична смес, като по този начин показва, че преобладаването на един от стереоизомерите може да възникне естествено. Освен това е доказано, че има възможност за спонтанна поява на хиралност в конвенционалните химични реакции, а също така са известни начини за синтезиране на редица стереоизомери, включително въглеводороди и аминокиселини, в присъствието на оптично активни катализатори. Нищо подобно обаче не се случи директно в този експеримент.
Те се опитват да решат проблема с хиралността по други начини, по-специално чрез теорията за въвеждане на органична материя от метеорити.
Биохимикът Робърт Шапиро посочи, че аминокиселините, синтезирани от Милър и Ури, са много по-малко сложни молекули от нуклеотидите. Най-простата от тези 20 аминокиселини, които са част от естествените протеини, има само два въглеродни атома, а 17 аминокиселини от същия набор имат шест или повече. Аминокиселините и други молекули, синтезирани от Милър и Юри, съдържат не повече от три въглеродни атома. А нуклеотидите в процеса на подобни експерименти изобщо не са се образували.
резюме на други презентации"Биохимична еволюция на Опарин" - 2) Образуване в първичните резервоари на Земята от натрупаните органични съединения на биополимери, липиди, въглеводороди. Същността на хипотезата се свеждаше до следното... Произходът на живота на Земята е дълъг еволюционен процес на образуване на жива материя в дълбините на неживата материя. 1) Синтез на изходни органични съединения от неорганични вещества в условията на първичната атмосфера на примитивната Земя. Теорията на Опарин. 1894-1980.
„Хипотезата на Опарин“ – Биография. Хипотезата за спонтанен произход на живота. Хипотезата за биохимична еволюция. Хипотеза за произхода на живота на Земята А. И. Опарина. Съсиреци, наречени коацерватни капки. Биография на А. И. Опарин. английски биолог. Александър Иванович Опарин. Концепция. Жива клетка. теория за произхода на живота на земята. Инсталация от Стенли Милър. Образуване на земната атмосфера. Етапи на възникване на живота на Земята.
„Теории на биогенезата и абиогенезата” – Отсъствие на живи организми. Теория на спонтанното поколение. Разцветът на класическата доктрина за спонтанното поколение. Теория на спонтанното поколение. Червеи. Етапи на възникване на живота на Земята. Аминокиселини. Теория на биохимичната еволюция. Поддръжници на теорията за панспермията. креационизъм. Теории за биогенезата и абиогенезата за произхода на живата материя. Демокрит. Английски биохимик и генетик Джон Холдейн. Опишете биохимичния етап на химическата еволюция.
"Химическа еволюция" - хипотезата за панспермията. Извънземен произход на микроорганизмите. Хипотезата за спонтанното зараждане. Геохронология. Известни са около 8 милиона химични съединения. Геоложката история на Земята е неделима от нейната биологична еволюция. Химическа еволюция и биогенеза. Геоложки мащаб. Протозвезда - Слънце. Слънцето стопли интериора. Радиоактивност. Руският химик A.P. Руденко. С увеличаване на атомния номер разпространението на елементите намалява.
„Теория на биохимичната еволюция” – Животът е създаден от свръхестествено същество. Образуване на мембранна структура. Хипотезата за биохимична еволюция. Хипотеза, която разглежда живота като резултат от дълга еволюция. Третият етап се характеризира с изолация. Концентрацията на веществата в коацервата намалява. Молекули на много вещества. прости молекули. Първите примитивни живи организми. Дълги нишковидни молекули. "Първичен бульон". Една от основните характеристики на живите същества е способността да се възпроизвеждат.
"Хипотеза за биохимична еволюция" - Процесът, довел до появата на живот на Земята. Произход на живота на земята. Първичен бульон. Милър, Стенли Лойд. Теория на Опарин-Халдейн. Експеримент Милър-Юри. Различни аспекти. условия за възникване на живота. Хипотеза на А. И. Опарин. Коацерватни капки.
Зареждане...