Eksperyment Stanleya Millera

Z Wikipedii

Eksperyment Stanleya Millera polegał na symulowaniu hipotetycznych warunków środowiska wczesnej Ziemi i testował możliwość zaistnienia ewolucji chemicznej. Założenia eksperymentu opierały się na hipotezie wysuniętej przez Aleksandra Oparina oraz J. B. S. Haldane (hipoteza Oparina-Haldane) iż redukcyjna atmosfera Ziemi w owym czasie sprzyjała syntezie związków organicznych z nieorganicznych prekursorów. Jest to klasyczny eksperyment powstania życia na Ziemi. Wykonany został w 1953 r. przez Stanleya Millera w laboratorium Harolda C. Ureya na Uniwersytecie Chicago.

Spis treści 1 Przebieg eksperymentu 2 Warianty eksperymentu 3 Interpretacja 4 Pierwotna atmosfera Ziemi 5 Krytyka eksperymentu

[edytuj] Przebieg eksperymentu

Substancje wyjściowe: woda (H₂O), metan (CH₄), amoniak (NH₃) i wodór (H₂)

Aparatura: sterylny układ dwóch kolb szklanych, jednej wypełnionej częściowo wodą, drugiej zawierającej elektrody, pomiędzy którymi przepuszczano wyładowania elektryczne (łuk elektryczny) symulujące wyładowania elektryczne w atmosferze. Para z podgrzewanej kolby dolnej mieszała się z doprowadzanymi z zewnątrz gazami, następnie poddawana była działaniu wyładowań elektrycznych w górnym naczyniu, następnie po schłodzeniu w chłodnicy powracała do pierwszego naczynia.

Wyniki: po tygodniu trwania eksprymentu 10-15% węgla doprowadzonego do systemu znajdowało się w związkach organicznych. Dwa procent węgla utworzyło 13 aminokwasów z 20-22 budujących białka w organizmach żywych. Najczęstszym znajdowanym aminokwasem była glicyna (najprostszy aminokwas).

Z wyjściowych 59.000 Mikromol CH₄ powstało:

Produkt	Wzór chemiczny	Ilość substancji (μmol)	atomy węgla	Ilość substancji atomy węgla μmol
kwas mrówkowy	H − COOH	2330	1	2330
glicyna*	H2N − CH2 − COOH	630	2	1260
kwas hydroksy-octowy	HO − CH2 − COOH	560	2	1120
alanina*	H2N − CH(CH3) − COOH	340	3	1020
kwas mlekowy	HO − CH(CH3) − COOH	310	3	930
β-alanina	H2N − CH2 − CH2 − COOH	150	3	450
kwas octowy	CH3 − COOH	150	2	300
kwas propionowy	C2H5 − COOH	130	3	390
Iminodiessigsäure	HOOC − CH2 − NH − CH2 − COOH	55	4	220
Sarkozyna	HN(CH3) − CH2 − COOH	50	3	150
kwas α-amino=masłowy	H2N − CH(C2H5) − COOH	50	4	200
α-hydroxy masłowy	HO − CH(C2H5) − COOH	50	4	200
kwas bursztynowy	HOOC − CH2 − CH2 − COOH	40	4	160
mocznik	H2N − CO − NH2	20	1	20
N-metylo-mocznik	H2N − CO − NH − CH3	15	2	30
3-Azaadipinsäure	HOOC − CH2 − NH − C2H4 − COOH	15	5	75
N-metyloalanina	HN(CH3) − CH(CH3) − COOH	10	4	40
kwas glutaminowy*	H2N − CH(C2H4COOH) − COOH	6	5	30
kwas asparaginowy*	H2N − CH(CH2COOH) − COOH	4	4	16
kwas 2,2-dimetyl-1-amino-etan	H2N − C(CH3) − COOH	1	3	3
	Suma:	4916		8944

[edytuj] Warianty eksperymentu

• źródło węgla: tlenek węgla (CO) lub dwutlenek węgla (CO₂) zamiast metanu
• źródło azotu: N₂ zamiast amoniaku
• źródło energii: promieniowanie UV zamiast wyładowań elektrycznych

Rezultaty odpowiadały oryginalnemu eksperymentowi.

[edytuj] Interpretacja

Był to pierwszy eksperyment wykazujący możliwość uzyskania prostych podstawowych składników organizmów żywych z materii nieożywionej. Utorował on drogę dla szeregu podobnych eksperymentów. W 1961 r. Joan Oró uzyskał aminokwasy z cyjanowodoru (HCN) i amoniaku w roztworze wodnym, uzyskując także znaczne ilości adeniny. Późniejsze eksperymenty wykazały, że inne zasady RNA i DNA mogą być uzyskane w symulowanym prebiotycznym środowisku w atmosferze redukcyjnej.

• w mieszaninie znajdują się także inne, niewystępujące w organizmach żywych aminokwasy (np beta-alanina i sarkozyna) tworzące minipeptydy z innymi aminokwasami.

[edytuj] Pierwotna atmosfera Ziemi

Doświadczenie Millera zakłada, że pierwotna atmosfera Ziemi była silnie redukująca. W atmosferze obojętnej - postulowanej obecnie przez geochemików - wydajność reakcji syntezy związków organicznych, a przede wszystkim aminokwasów zmniejsza się o kilka rzędów wielkości.

[edytuj] Krytyka eksperymentu

Krytyka eksperymentu opiera się przede wszystkim na 3 argumentach:

• Błędne materiały - krytycy twierdzą, iż w eksperymencie niepotrzebnie użyto amoniaku, który byłby zneutralizowany przez promienie UV, a także nie uwzględniono tlenu, który był zawsze składnikiem atmosfery

• Błędne warunki - wg krytyków, konstrukcja aparatury pozwalała połączyć cząsteczki w aminokwasy, ale nie pozwolono na ponowne rozłączenie ich.

• Błędne wyniki - krytycy zauważają, że 98% otrzymanych składników stanowiły substancje toksyczne, a pośród otrzymanych aminokwasów tylko połowa z nich była lewoskrętna.

Ta sekcja jest zalążkiem. Jeśli możesz, rozbuduj ją.