Литература
- MILLER SL (May 1953). «A production of amino acids under possible primitive earth conditions ». Science (New York, N.Y.)
117
(3046): 528–9. PMID 13056598 . - MILLER SL, UREY HC (July 1959). «Organic compound synthesis on the primitive earth ». Science (New York, N.Y.)
130
(3370): 245–51. PMID 13668555 . - Lazcano A, Bada JL (June 2003). «The 1953 Stanley L. Miller experiment: fifty years of prebiotic organic chemistry ». Origins of life and evolution of the biosphere: the journal of the International Society for the Study of the Origin of Life
33
(3): 235–42. PMID 14515862 . - Johnson AP, Cleaves HJ, Dworkin JP, Glavin DP, Lazcano A, Bada JL (October 2008). «The Miller volcanic spark discharge experiment». Science (New York, N.Y.)
322
(5900): 404. DOI :10.1126/science.1161527 . PMID 18927386 .
результаты
Первые дни смесь эксперимента была абсолютно чистой. В течение дня смесь начала приобретать красноватый цвет. В конце эксперимента эта жидкость приобрела интенсивный красный цвет, почти коричневый, и ее вязкость заметно возросла.
Эксперимент достиг своей основной цели, и сложные органические молекулы были получены из гипотетических компонентов первичной атмосферы (метан, аммиак, водород и водяной пар).
Исследователям удалось идентифицировать следы аминокислот, таких как глицин, аланин, аспарагиновая кислота и амино-н-масляная кислота, которые являются основными компонентами белков..
Успех этого эксперимента помог другим исследователям продолжить изучение происхождения органических молекул. Добавив модификации к протоколу Миллера и Юри, нам удалось воссоздать двадцать известных аминокислот.
Также было возможно генерировать нуклеотиды, которые являются основными строительными блоками генетического материала: ДНК (дезоксирибонуклеиновая кислота) и РНК (рибонуклеиновая кислота).
Из чего он состоит??
К 1952 году Стэнли Миллер и Гарольд Юри разработали экспериментальный протокол для имитации примитивной среды в гениальной системе стеклянных трубок и электродов, созданных ими самими..
Система состояла из колбы с водой, аналогичной первобытному океану. С этой колбой был связан другой компонент с предполагаемой пребиотической средой.
Миллер и Юри использовали следующие пропорции, чтобы воссоздать его: 200 мм рт.ст. метана (СН4), 100 мм рт. Ст. Водорода (Н2), 200 мм рт.ст. аммиака (NH3) и 200 мл воды (ч2O).
Система также имела конденсатор, задачей которого было охлаждать газы, как обычно делал дождь. Кроме того, они объединили два электрода, способных генерировать высокое напряжение, с целью создания высокореактивных молекул, способствующих образованию сложных молекул..
Эти искры стремились симулировать возможные лучи и молнии пребиотической среды. Устройство заканчивалось U-образной частью, которая препятствовала распространению пара в противоположном направлении..
Эксперимент получил удар током в течение недели, в то время как вода нагревалась. Процесс нагрева моделируется солнечной энергией.
Мир РНК
В соответствии с принципами диалектического материализма жизнь – это «единство и борьба» двух начал: изменяющейся и передающейся по наследству информации, с одной стороны, и биохимических, структурных функций – с другой. Одно без другого невозможно – и вопрос о том, с чего жизнь началась, с информации и нуклеиновых кислот или с функций и белков, остается одним из самых сложных. А одним из известных решений этой парадоксальной задачи является гипотеза «мира РНК», появившаяся еще в конце 1960-х и окончательно оформившаяся в конце 1980-х.
РНК – макромолекулы, в хранении и передаче информации не столь эффективные, как ДНК, а в выполнении ферментативных функций – не столь впечатляющие, как белки. Зато молекулы РНК способны и на то, и на другое, и до сих пор они служат передаточным звеном в информационном обмене клетки, и катализируют целый ряд реакций в ней. Белки неспособны реплицироваться без информации ДНК, а ДНК неспособна на это без белковых «умений». РНК же может быть полностью автономной: она способна катализировать собственное «размножение» – и для начала этого достаточно.
Исследования в рамках гипотезы «мира РНК» показали, что эти макромолекулы способны и к полноценной химической эволюции. Взять хотя бы наглядный пример, продемонстрированный калифорнийскими биофизиками во главе с Лесли Оргелом (Lesley Orgel): если в раствор способной к саморепликации РНК добавить бромистый этидий, служащий для этой системы ядом, блокирующим синтез РНК, то понемногу, со сменой поколений макромолекул, в смеси появляются РНК, устойчивые даже к очень высоким концентрациям токсина. Примерно так, эволюционируя, первые молекулы РНК могли найти способ синтезировать первые инструменты-белки, а затем – в комплексе с ними – «открыть» для себя и двойную спираль ДНК, идеальный носитель наследственной информации.
Творческая индивидуальность ученого
Не-мемуары1
Идея записать военные рассказы Ю. М. Лотмана принадлежит Заре
Григорьевне Минц. Осенью 1988 года Юрий Михайлович неохотно и с большим
количеством оговорок согласился начать диктовать свои воспоминания, но за
недостатком времени этот замысел постоянно откладывал.
Диктовать «He-мемуары» он начал только в декабре
1992 года. Работа продолжалась до конца марта с большими перерывами. Частично
воспоминания были записаны на диктофон, частично продиктованы автору этих
строк. К публикуемому тексту Юрий Михайлович относился как к самой первой
«конспективной версии» и с конца февраля начал работать над дополнениями — они
внесены в основное повествование в соответствии с несколько условной внутренней
хронологией. Тематика дополнений имела случайный характер — это было обращение
к традиционным сюжетам его рассказов о войне.
Юрий Михайлович полагал, что, когда подобные сюжеты будут исчерпаны и
внесены в основной текст, предстоит еще уточнить фактическую сторону
воспоминаний и отредактировать их. Эту работу Юрий Михайлович сделать не успел.
В какой-то мере этот пробел был восполнен Лидией Михайловной Лотман и Михаилом
Юрьевичем Лотманом.
Е. А. Погосян
В тридцать девятом году Ворошилов заявил в одном из выступлений — я
сейчас не помню в каком, — что отсрочка, которую получают студенты,
несправедлива, и все студенты были лишены ее. Я учился на первом курсе
филологического факультета, на отделении русского языка и литературы.
Поступление в университет совершенно переменило мою жизнь. В школе в
шестом — седьмом классах я пережил трудное время. У меня был конфликт с
учительницей русского языка и литературы — как ее звали, не помню — и с
определенной частью класса. Был один эпизод: мы проходили «Ревизора»,
учительница разбила класс на роли, и мы читали по ролям. Я должен был читать
Хлестакова. Впервые в жизни я почувствовал в себе наклонность
1 Впервые:
Лотмановский сборник. I. M., 1995.
С. 5—53.
Цикл первый. Люди. Судьбы. Быт
Лекция 11
Добрый день!
Сегодня мы начинаем серию лекций, посвященных истории русской культуры.
Но слово «культура» — слово очень объемное, включает слишком много: и
нравственность, и весь круг идей и творчества человека. Эта огромная тема,
конечно, не может быть нами охвачена в тот короткий срок, который у нас есть в
распоряжении
Мы будем говорить о более узких вещах, но все-таки имеющих важное
значение
Если подумать обо всем том, что я сейчас сказал, — о вопросах этических,
художественных, семейных, исторических (все, что входит в понятие «культуры»),
то у всех этих понятий будет одно общее — культура
есть память. Культура складывается и у отдельного человека, и в
обществе, когда работает активная память.
Культура всегда связана с прошлым опытом, всегда подразумевает некоторую
непрерывность нравственно-интеллектуальной, духовной жизни человека, общества и
человечества. И в этом смысле, когда мы говорим о нашей современной культуре,
мы, может быть сами того не подозревая, говорим и об огромном пути, который эта
культура прошла. Путь очень большой, он насчитывает тысячелетия, перешагивает
через границы исторических эпох, через границы национальных культур. В общем,
мы погружены в одну культуру — культуру человечества. Но есть и более узкие,
более частные сферы. Есть память человека; у всех у нас есть память детства,
без которой мы не были бы людьми. Память нашей жизни, память о жизни наших
родителей, семейная память, память города, память народа — это все образует
разные этажи, разные сферы культуры. Сегодня начнем разговор об одной области
культуры, которая тоже есть память. Это — культура быта.
Мы изучаем литературу и любим читать книжки, интересуемся судьбой
героев. Нас волнует Наташа Ростова или Андрей Болконский, герои Золя, Флобера,
Бальзака, и мы с удовольствием читаем книги, написанные сто, двести, триста лет
тому назад. Мы видим, что эти герои нам близки. Они
Цикл второй. Взаимоотношения людей и развитие культур
Лекция 11
Добрый день!
Итак, мы продолжаем лекции, которые начаты были в прошлом году, и то,
что я собираюсь предложить вашему вниманию сейчас, будет продолжением нашего
прошлогоднего разговора, но вместе с тем в некотором новом повороте. В прошлом
году мы говорили о культуре прошлого — в основном XVIII— начала XIXвека,
— касаясь вещей, предметов, которые тогда были в обиходе, и основных обычаев —
того элементарного знания, без которого нельзя понимать ни книги той поры, ни
поступки людей и в конечном счете нельзя понимать и историю. Но ни книги, ни
история не сводятся к вещам каждодневного обихода и к самым элементарным
обычаям. Гораздо сложнее и вместе с тем важнее другая сторона дела: как люди в
разные эпохи общаются друг с другом, почему они необходимы друг другу?
Конечно, вопрос этот — очень большой и охватить его целиком даже и
надеяться нельзя. Люди общаются и в процессе производства, и в самых разных
бытовых, социальных, политических ситуациях
Но мы возьмем более узкую сферу:
как люди говорят друг с другом? Как люди узнают друг друга? Как они общаются в
быту и почему они в быту друг другу необходимы? Какие у них есть для этого
обычаи? Это особенно важно для понимания прошлого, потому что меняется
психология людей. Люди каждой эпохи в чем-то главном похожи на нас, а в чем-то
— не похожи, у них есть какие-то общие
человеческие психологические черты, а есть и свои, специфические, и нам это
важно помнить не только для того, чтобы понимать старые книги, но и для того,
чтобы строить нашу нынешнюю жизнь
Вот один пример
Важной стороной человеческого общения является то, как
люди друг к другу обращаются: какие языковые ритуальные формы они употребляют.
В нашей каждодневной жизни мы ощущаем утрату этих формул, мы не знаем, как друг
к другу обращаться. Незнакомые люди встречаются в автобусе: как обратиться к
другому человеку? «Гражданин» — так об-
Тренировки на животных
В ходе него биологи под предводительством профессора Бин Су пересадили ген человека MCPH1, отвечающий за деятельность мозга, самкам макак и дождались, пока у них родятся детеныши. Из 11 родившихся обезьян выжило лишь пятеро, однако исследователи отметили у них существенно лучшую память и способность обрабатывать информацию, чем у неотредактированных сородичей. Это и смутило мировое экспертное сообщество.
«Вы просто отправляетесь на Планету обезьян. Делать обезьян разумными — значит причинять им вред: где они будут жить, что будут делать? Не нужно создавать существо, которое не может существовать нормально ни в каком контексте», — прокомментировала исследование Жаклин Гловер, биоэтик из Университета Колорадо.
Животные вообще вынуждены были страдать на протяжении всей истории развития человеческой науки, будь то медицина, биология, биотехнология или косметология. Например, на них отрабатывали (и продолжают это делать) методы пересадки органов. Многие эксперименты заканчивались скорой смертью или инвалидностью подопытного животного.
В эксперименте приняли участие 12 собак породы бигль, которым разрезали позвоночник в районе двенадцатого позвонка. В живых осталось только две собаки из экспериментальной группы, к которым вернулась подвижность лишь спустя несколько месяцев после операции.
Несмотря на то, что подобные исследования потенциально могут спасти человеческие жизни, учёных обвинили в жестоком обращении с животными, а также в отсутствии данных, которые позволили бы подтвердить эффективность метода и заявленную глубину повреждения спинного мозга. А это значит, что если экспериментаторы захотят всё-таки доказать успешность их технологии, безвинно пострадают новые собаки.
Животные или люди, когда дело касается прогресса, все вынуждены подчиняться древнему как мир принципу: научное и технологическое развитие требуют жертв. Но по мере взросления общество всё чаще задаётся вопросом: любая ли жертва оправдана и целесообразна? И чего стоит наука, ради которой и из-за которой приходится умирать? Во зло можно применять практически любую из технологий или практику. Но одни осознанно используют достижения прогресса для удовлетворения амбиций или вреда другим людям, а другие просто не задумываются над последствиями своих действий.
Сейчас перед человечеством встают новые вызовы, связанные с потенциалом искусственного интеллекта, попытками оцифровки сознания и чипированием человека. Насколько этичным или неэтичным будет развитие этих технологий — пока сказать трудно. Но уже сейчас по этому поводу ведутся жаркие споры, правда, больше теоретические.
Коллаж: «Секрет фирмы», freepik.com, Unsplash/engin akyurt, Raphael Nast
Великие собеседники
Поэт, ученый, патриот1
Михаил Васильевич Ломоносов принадлежал к энциклопедическим умам:
поэзия, филология, философия, физика, астрономия, химия, металлургия, история,
художественная мозаика, геология — таков далеко не полный список областей
знания, в которых он оставил след как самобытный и глубокий мыслитель. И в
каждой из этих областей он выступал как прокладыватель путей, ученый-новатор.
Ломоносов ставил химические опыты, собирал и изучал летописи, работал над
грамматикой и географическим атласом, обучал студентов и составлял
государственные проекты — и все это выполнял с жаром, страстью и научной добросовестностью.
Каждый химический закон стоил сотен опытов; создавая грамматику, он исписывал
стопы бумаги, стремясь уловить живые черты языка. Когда уже в конце своей жизни
он составил список известных ему языков, — их оказалось тридцать!
И все же значительная доля немеркнущего обаяния Ломоносова связана с
другим — с личностью и судьбой этого человека. Жизнь, словно нарочно, ставила
Ломоносова в условия, которые должны были воспрепятствовать развитию его
научного дарования. Общеизвестны трудности, с которыми столкнулся
юноша-крестьянин, боровшийся за свое право учиться в императорской дворянской
России XVIIIвека. Известна
нищета, которую преодолел он, будучи студентом, и то, сколько настойчивости и
самостоятельности, веры в свое призвание пришлось ему проявить, чтобы с дороги
средневековой схоластики выйти на путь европейской науки.
Гораздо меньше знают о дальнейшей жизни Ломоносова — на первый взгляд,
менее богатой яркими эпизодами. А между тем вся жизнь его, до последних дней,
была напряженной борьбой и подвигом на благо науки.
Ученый и патриот, он вынужден был с горечью видеть, как дело его жизни
зависело от капризного произвола скучающих вельмож, бороться с интригами,
защищать интересы науки, свое человеческое достоинство, преодолевать
материальную нужду. Эта непрерывная и жестокая борьба истоща-
Описание эксперимента
Собранный аппарат представлял собой две колбы, соединённые стеклянными трубками в цикл. Заполнявший систему газ представлял собой смесь из метана (CH 4), аммиака (NH 3), водорода (H 2) и монооксида углерода (CO). Одна колба была наполовину заполнена водой, которая при нагревании испарялась и водные пары попадали в верхнюю колбу, куда с помощью электродов подавались электрические разряды, имитирующие разряды молний на ранней Земле. По охлаждаемой трубке конденсировавшийся пар возвращался в нижнюю колбу, обеспечивая постоянную циркуляцию.
После одной недели непрерывного цикла Миллер и Юри обнаружили, что 10-15 % углерода перешло в органическую форму. Около 2 % углерода оказались в виде аминокислот, причём глицин оказался наиболее распространённой из них. Были также обнаружены сахара , липиды и предшественники нуклеиновых кислот . Эксперимент повторялся несколько раз в 1953-1954 годах. Миллер использовал два варианта аппарата, один из которых, т. н. «вулканический», имел определённое сужение в трубке, что приводило к ускоренному потоку водных паров через разрядную колбу, что, по его мнению, лучше имитировало вулканическую активность. Интересно, что повторный анализ проб Миллера, проведённый через 50 лет профессором и его бывшим сотрудником Джеффри Бейдом (англ. Jeffrey L. Bada
) с использованием современных методов исследования, обнаружил в пробах из «вулканического» аппарата 22 аминокислоты, то есть гораздо больше, чем считалось ранее.
Химия эксперимента
После первых реакций в смеси могли получиться синильная кислота (HCN), формальдегид (CH 2 O), и другие активные соединения (ацетилен , цианоацетилен, и т.п.):
CO 2 → CO + (атомарный кислород)
CH 4 + 2 → CH 2 O + H 2 O
CO + NH 3 → HCN + H 2 O
CH 4 + NH 3 → HCN + 3H 2 (en:BMA process)
Формальдегид, аммиак и синильная кислота реагируют по процессу Штрекера в аминокислоты и прочие биомолекулы:
CH 2 O + HCN + NH 3 → NH 2 -CH 2 -CN + H 2 O
NH 2 -CH 2 -CN + 2H 2 O → NH 3 + NH 2 -CH 2 -COOH (глицин)
Далее, вода и формальдегид могут реагировать, по реакции Бутлерова , давая на выходе сахара , например рибозу .
Эксперимент показал, что аминокислоты, составляющие белок, могут быть получены из простых химических веществ, с подводом дополнительной энергии.
От составителей
Знаменитая серия телевизионных лекций Ю. М. Лотмана о русской культуре
была записана Эстонским телевидением в 1986—1991 годах и затем неоднократно
транслировалась различными телеканалами как в Эстонии, так и в России. В 1995
году журнал «Таллинн» начал публикацию текста этих лекций, полученного в
результате расшифровки звукового ряда видеоленты. Вступительную заметку к этой
публикации написала редактор передач Евгения Хапонен.
Мы приносим глубокую благодарность редакции «Таллинна», любезно
предоставившей в наше распоряжение компьютерные версии опубликованных в журнале
лекций. Однако для настоящего издания все тексты были подвергнуты повторной
расшифровке и заново отредактированы, приводимые Ю. М. Лотманом цитаты сверены
с источниками, снабжены соответствующими сносками. Мы старались сохранить все
особенности авторской устной речи, свести к минимуму любые редакторские вмешательства,
однако ряд преобразований при переводе свободного устного говорения в
письменный текст был неизбежен.
Конечно, передать всю полноту впечатления от телевизионных «Бесед о
русской культуре» Ю. М. Лотмана настоящее издание бессильно. Зритель видит с
экрана живого Лотмана, его лицо, улыбку, слышит его голос, сразу попадая под
обаяние его неповторимой интонации. Печатный текст не в состоянии воспроизвести
ни выражения лица, ни манеры говорить, ни мимики, ни жестов; кроме того,
теряется весь изобразительный ряд, иллюстрирующий то, о чем идет речь. Тем не
менее первая полная печатная версия телевизионных «Бесед о русской культуре»
даст читателю в руки новый богатый материал, существенно дополнит его знания о
лотмановской концепции русской культуры, по-новому раскроет Лотмана-лектора и
Лотмана-человека.
* * *
«Беседы о русской культуре». Это название придумал Юрий Михайлович
Лотман в 1976 году, когда мы с ним обсуждали предполагаемый цикл его лекций на
Эстонском телевидении. Идея предложить такой курс при-
важность
Эксперимент экспериментально доказал появление органических молекул и предлагает довольно привлекательный сценарий для объяснения возможного происхождения жизни..
Однако возникает внутренняя дилемма, поскольку молекула ДНК необходима для синтеза белков и РНК. Напомним, что центральная догма биологии предполагает, что ДНК транскрибируется в РНК, и это транскрибируется в белки (исключения известны из этой предпосылки, такие как ретровирусы).
Итак, как эти биомолекулы образуются из их мономеров (аминокислот и нуклеотидов) без присутствия ДНК?
К счастью, обнаружение рибозимов позволило прояснить этот очевидный парадокс. Эти молекулы являются каталитической РНК. Это решает проблему, поскольку одна и та же молекула может катализировать и нести генетическую информацию. Вот почему существует гипотеза о примитивном мире РНК..
Эта же РНК может реплицировать себя и участвовать в образовании белков. ДНК может прийти во вторую очередь и быть выбрана в качестве молекулы наследования на РНК.
Это может произойти по нескольким причинам, главным образом потому, что ДНК менее реактивна и более стабильна, чем РНК..
Сценарий2
Часть первая
|
Пока на экране идут титры, камера проезжает по аллее Летнего сада в Ленинграде, |
Голос диктора: Никому Отчета не давать, себе лишь самому Служить и угождать; для власти, для |
1Пушкин
А. С. T. 5. С. 529.
Идентифицированные аминокислоты
Ниже приводится таблица аминокислот, полученных и идентифицированных в «классическом» эксперименте 1952 года, опубликованная Миллером в 1953 году, повторный анализ пробирок 2008 года из эксперимента с искровым разрядом вулкана и повторный анализ пробирок 2010 года из H 2 Эксперимент с искровым разрядом с высоким содержанием серы.
| Аминокислота | Изготовлено в эксперименте | Протеиногенный | ||
|---|---|---|---|---|
| Миллер-Юри (1952) | Вулканический искровой разряд (2008) | Искровой разряд, обогащенный H 2 S (2010 г.) | ||
| Глицин | да | |||
| α-аланин | да | |||
| β-аланин | Нет | |||
| Аспарагиновая кислота | да | |||
| α-аминомасляная кислота | Нет | |||
| Серин | да | |||
| Изосерин | Нет | |||
| α-аминоизомасляная кислота | Нет | |||
| β-аминоизомасляная кислота | Нет | |||
| β-аминомасляная кислота | Нет | |||
| γ-аминомасляная кислота | Нет | |||
| Валин | да | |||
| Изовалин | Нет | |||
| Глютаминовая кислота | да | |||
| Норвалин | Нет | |||
| α-аминоадипиновая кислота | Нет | |||
| Гомосерин | Нет | |||
| 2-метилсерин | Нет | |||
| β-гидроксиаспарагиновая кислота | Нет | |||
| Орнитин | Нет | |||
| 2-метилглутаминовая кислота | Нет | |||
| Фенилаланин | да | |||
| Гомоцистеиновая кислота | Нет | |||
| S- метилцистеин | Нет | |||
| Метионин | да | |||
| Сульфоксид метионина | Нет | |||
| Метионин сульфон | Нет | |||
| Изолейцин | да | |||
| Лейцин | да | |||
| Этионин | Нет | |||
| Цистеин | да | |||
| Гистидин | да | |||
| Лизин | да | |||
| Аспарагин | да | |||
| Пирролизин | да | |||
| Пролин | да | |||
| Глутамин | да | |||
| Аргинин | да | |||
| Треонин | да | |||
| Селеноцистеин | да | |||
| Триптофан | да | |||
| Тирозин | да |
Ранняя атмосфера Земли
Некоторые данные свидетельствуют о том, что первоначальная атмосфера Земли могла содержать меньшее количество восстанавливающих молекул, чем считалось во время эксперимента Миллера-Юри. Существует множество свидетельств крупных извержений вулканов 4 миллиарда лет назад, в результате которых выделялись углекислый газ, азот, сероводород (H2S) и диоксид серы (SO 2) в атмосферу. Эксперименты с использованием этих газов в дополнение к экспериментам Миллера-Юри дали более разнообразные молекулы. В ходе эксперимента была создана рацемическая смесь (содержащая как L, так и D энантиомеры ), и эксперименты с тех пор показали, что «в лаборатории две версии могут появиться с одинаковой вероятностью»; однако в природе преобладают L-аминокислоты. Более поздние эксперименты подтвердили, что возможно непропорциональное количество L- или D-ориентированных энантиомеров.
Первоначально считалось, что примитивная вторичная атмосфера содержала в основном аммиак и метан. Однако вероятно, что большая часть атмосферного углерода была СО 2 с, возможно, некоторым количеством СО и азотом, главным образом, N 2. На практике газовые смеси, содержащие CO, CO 2, N 2 и т. Д., Дают примерно те же продукты, что и смеси, содержащие CH 4 и NH 3, пока нет O 2. Атомы водорода происходят в основном из водяного пара. Фактически, для образования ароматических аминокислот в примитивных земных условиях необходимо использовать менее богатые водородом газовые смеси. Большинство природных аминокислот, гидроксикислот, пуринов, пиримидинов и сахаров было получено в вариантах эксперимента Миллера.
Более поздние результаты могут поставить под сомнение эти выводы. В 2005 году Университет Ватерлоо и Университет Колорадо провели моделирование, которое показало, что ранняя атмосфера Земли могла содержать до 40 процентов водорода, что подразумевает гораздо более благоприятную среду для образования пребиотических органических молекул. Утечка водорода из атмосферы Земли в космос, возможно, произошла всего на один процент от скорости, которая ранее предполагалась на основе пересмотренных оценок температуры верхних слоев атмосферы. Один из авторов, Оуэн Тун, отмечает: «В этом новом сценарии органические вещества могут эффективно производиться в начальной атмосфере, что возвращает нас к концепции богатого органическими веществами супа в океане… Я думаю, что это исследование делает эксперименты Миллера и других снова актуальны «
Расчеты газовыделения с использованием хондритовой модели для ранней Земли дополняют результаты экспериментов Ватерлоо / Колорадо, вновь устанавливая важность эксперимента Миллера – Юри
В отличие от общего представления о восстановительной атмосфере ранней Земли, исследователи из Политехнический институт Ренсселера в Нью-Йорке сообщил о возможности наличия кислорода около 4,3 миллиарда лет назад. Их исследование, проведенное в 2011 году по оценке хадейских цирконов из недр земли (магма ), показало присутствие следов кислорода, подобных современным лавам. Это исследование предполагает, что кислород мог быть выпущен в атмосферу Земли раньше, чем принято считать.
Описание эксперимента
Собранный аппарат представлял собой две колбы, соединённые стеклянными трубками в цикл. Заполнявший систему газ представлял собой смесь из метана (CH 4), аммиака (NH 3), водорода (H 2) и монооксида углерода (CO). Одна колба была наполовину заполнена водой, которая при нагревании испарялась и водные пары попадали в верхнюю колбу, куда с помощью электродов подавались электрические разряды, имитирующие разряды молний на ранней Земле. По охлаждаемой трубке конденсировавшийся пар возвращался в нижнюю колбу, обеспечивая постоянную циркуляцию.
После одной недели непрерывного цикла Миллер и Юри обнаружили, что 10-15 % углерода перешло в органическую форму. Около 2 % углерода оказались в виде аминокислот, причём глицин оказался наиболее распространённой из них. Были также обнаружены сахара , липиды и предшественники нуклеиновых кислот . Эксперимент повторялся несколько раз в 1953-1954 годах. Миллер использовал два варианта аппарата, один из которых, т. н. «вулканический», имел определённое сужение в трубке, что приводило к ускоренному потоку водных паров через разрядную колбу, что, по его мнению, лучше имитировало вулканическую активность. Интересно, что повторный анализ проб Миллера, проведённый через 50 лет профессором и его бывшим сотрудником Джеффри Бейдом (англ. Jeffrey L. Bada
) с использованием современных методов исследования, обнаружил в пробах из «вулканического» аппарата 22 аминокислоты, то есть гораздо больше, чем считалось ранее.
До Миллера и Юри: историческая перспектива
Объяснение происхождения жизни всегда было предметом споров и споров. Во времена Ренессанса считалось, что жизнь возникла внезапно и из ничего. Эта гипотеза известна как спонтанное поколение.
Впоследствии критическое мышление ученых начало прорастать, и гипотеза была отвергнута. Однако вопрос, поставленный в начале, оставался размытым.
В 1920-х годах ученые того времени использовали термин «первичный суп» для описания гипотетической океанической среды, в которой, вероятно, возникла жизнь..
Проблема заключалась в том, чтобы предложить логическое происхождение биомолекул, которые делают возможной жизнь (углеводы, белки, липиды и нуклеиновые кислоты) из неорганических молекул.
Уже в 50-х годах, до экспериментов Миллера и Юри, группе ученых удалось синтезировать муравьиную кислоту из углекислого газа. Это грозное открытие было опубликовано в престижном журнале наука.
Критика выводов эксперимента
Выводы о возможности химической эволюции, сделанные на основании данного эксперимента, подвергаются критике. Основным аргументом критиков является отсутствие единой хиральности у синтезированных аминокислот. Действительно, полученные аминокислоты представляли собой практически равную смесь стереоизомеров , в то время как для аминокислот биологического происхождения, в том числе входящих в состав белков, весьма характерно преобладание одного из стереоизомеров. По этой причине дальнейший синтез сложных органических веществ, лежащих в основе жизни, непосредственно из полученной смеси затруднён. По мнению критиков, хотя синтез важнейших органических веществ был явно продемонстрирован, далекоидущий вывод о возможности химической эволюции, сделанный непосредственно из этого опыта, не вполне обоснован.
Критика выводов эксперимента
Выводы о возможности химической эволюции, сделанные на основании данного эксперимента, подвергаются критике.
Как становится понятным, одним из основных аргументов критиков является отсутствие единой хиральности у синтезированных аминокислот. Действительно, полученные аминокислоты представляли собой практически равную смесь стереоизомеров , в то время как для аминокислот биологического происхождения, в том числе входящих в состав белков, весьма характерно преобладание одного из стереоизомеров. По этой причине дальнейший синтез сложных органических веществ, лежащих в основе жизни, непосредственно из полученной смеси затруднён.
Критика выводов эксперимента
Выводы о возможности химической эволюции, сделанные на основании данного эксперимента, подвергаются критике. Основным аргументом критиков является отсутствие единой хиральности у синтезированных аминокислот. Действительно, полученные аминокислоты представляли собой практически равную смесь стереоизомеров , в то время как для аминокислот биологического происхождения, в том числе входящих в состав белков, весьма характерно преобладание одного из стереоизомеров. По этой причине дальнейший синтез сложных органических веществ, лежащих в основе жизни, непосредственно из полученной смеси затруднён. По мнению критиков, хотя синтез важнейших органических веществ был явно продемонстрирован, далекоидущий вывод о возможности химической эволюции, сделанный непосредственно из этого опыта, не вполне обоснован.
Критика выводов эксперимента
Выводы о возможности химической эволюции, сделанные на основании данного эксперимента, подвергаются критике. Основным аргументом критиков является отсутствие единой хиральности у синтезированных аминокислот. Действительно, полученные аминокислоты представляли собой практически равную смесь стереоизомеров , в то время как для аминокислот биологического происхождения, в том числе входящих в состав белков, весьма характерно преобладание одного из стереоизомеров. По этой причине дальнейший синтез сложных органических веществ, лежащих в основе жизни, непосредственно из полученной смеси затруднён. По мнению критиков, хотя синтез важнейших органических веществ был явно продемонстрирован, далекоидущий вывод о возможности химической эволюции, сделанный непосредственно из этого опыта, не вполне обоснован.