Miller–Ureyjev poskus: kemijski eksperiment o nastanku življenja

Miller–Ureyjev poskus razkriva, kako so v simuliranih pogojih zgodnje Zemlje iz anorganskih snovi nastale aminokisline — ključ do razumevanja kemijskega nastanka življenja.

Poskus Millerja in Ureya (ali Urey-Millerjev poskus) je bil poskus, pri katerem so iz anorganskih spojin z uporabo določene vrste energije naredili organske spojine. Namen je bil preizkusiti, ali se lahko osnovne gradbene enote življenja tvorijo abiotično v pogojih, za katere so znanstveniki menili, da bi lahko vladali na zgodnji Zemlji.

Idejna izhodišča

Zamisel je bila simulirati hipotetične pogoje, ki naj bi bili prisotni na zgodnji Zemlji (hadejski ali zgodnji arhejski čas). Poskus je bil preizkus kemičnega izvora življenja in je preverjal hipotezo Alexandra Oparina in J. B. S. Haldana, da so razmere na prvobitni Zemlji spodbujale kemijske reakcije, ki so iz anorganskih predhodnikov sintetizirale organske spojine.

Opis poskusa

Poskus so leta 1952 izvedla Stanley Miller in Harold Urey z Univerze v Chicagu, objavljen pa je bil leta 1953. V zaprtem steklenem sistemu so imeli krog iz vrele vode (simulacija oceana), povezan z delom, ki je vseboval mešanico plinov—v originalnem eksperimentu so uporabili reduktivno mešanico, kot so metan, amonijak, vodik in voda. Kot vir energije so uporabili električne razelektritve (iskre), s katerimi so posnemali udare strele. Nastale pline so ohlajali v kondenzatorju, da so se produkti nabirali v zbiralnem delu, kjer so jih lahko analizirali.

Rezultati

Miller je ugotovil nastanek več organskih produktov, vključno z nekaterimi preprostimi aminokislinami (na primer glicin). To je bilo pomembno, ker aminokisline predstavljajo gradnike beljakovin — ključnih makromolekul živega sveta. Poskus je pokazal, da iz enostavnih anorganskih komponent z ustrezno energijo nastanejo kompleksnejše organske spojine.

Poznejše analize in dopolnitve

Poskus, ki velja za klasični poskus o nastanku življenja, je dal močan zagon raziskavam abiogeneze. Po Millerjevi smrti leta 2007 so znanstveniki pregledali zapečatene stekleničke, ki so se ohranile iz prvotnih poskusov. Ugotovili so, da je bilo v Millerjevih prvotnih poskusih proizvedenih več kot 20 različnih aminokislin. To je precej več od tistih, o katerih je Miller prvotno poročal, in več od 20, ki se naravno pojavljajo v življenju.

Pomen in omejitve

Urey–Millerjev poskus je pomemben zgodovinski mejnik: pokazal je, da osnovne organske molekule lahko nastanejo nebiološko. Vendar pa ima poskus tudi omejitve in ni neposredni dokaz, da so se točno taki postopki zgodili na Zemlji. Glavne omejitve so:

• Nejasnost zgodnje atmosferične sestave: izvirna eksperimentalna mešanica je bila močno reduktivna (veliko H2, CH4, NH3), medtem ko nekateri dokazi kažejo, da je bila zgodnja atmosfera bolj nevtralna (prevalenca CO2 in N2), kar bi zmanjšalo učinkovitost sintez organikov v takih pogojih.
• Občutljivost na eksperimentalne pogoje: vrsta in količina nastalih produktov je močno odvisna od sestave plinov, energije (iskra, UV, toplota), pH in drugih parametrov.
• Specifičnost za prve korake: poskus pokaže nastanek monomerov (aminokislin), vendar ne pojasnjuje, kako so se ti monomeri povezovali v polimere (proteini, nukleinske kisline) in kako je nastal genezo življenja kot sistema z replikacijo in selekcijo.
• Kiralenost: abiotične sinteze običajno dajejo racemične mešanice (enako levo- in desno-ročnih oblik aminokislin), medtem ko živa bitja uporabljajo skoraj izključno enantiomer (levoročne aminokisline). Mehanizmi, ki so vodili do te homochiralnosti, ostajajo predmet raziskav.

Sodobna perspektiva

V raziskovanju izvora življenja so se pojavile tudi druge hipoteze in dopolnitve: sinteza organikov v atmosferi je le ena možnost. Alternativne ali dopolnjujoče poti vključujejo tvorbo kompleksnih organikov v interstelarnih molekulskih oblakih, prenos preko meteoritev (npr. Murchison, kjer so našli amino kisline), ali tvorbo ključnih molekul v hidrotermalnih ventilih na dnu oceanov. Prav tako so nadaljnji laboratorijski poskusi pokazali, da je v različnih pogojih mogoče sintetizirati tudi druge biološko pomembne molekule (nukleobaze, sladkorje, lipide).

Skupaj je Urey–Millerjev poskus temeljno delo, ki je premostilo teoretične ideje Oparina in Haldana in odprl obsežno eksperimentalno polje raziskav o tem, kako so se lahko pojavili kemični predhodniki življenja na Zemlji.

Vprašanja in odgovori

V: Kaj je poskus Miller-Urey?

V: Kaj so znanstveniki lahko dokazali po Millerjevi smrti?

V: Kdo je izvedel poskus?

V: Kaj se je preverjalo s tem poskusom?

V: Kdaj je bil izveden ta poskus?

V: Koliko aminokislin je nastalo med tem poskusom?

Išči po črki