Первичный бульон эксперимент

Никто не знает, какой вид имел наш мир 3 800 млн. лет назад. В 20-е годы ученые Опарин и Халдейн выдвинули теорию, в которой атмосфера Земли в те времена была почти полностью лишена кислорода, а состояла из аммиака, воды, окиси углерода, метана, водорода и ряда других веществ. Они предположили, что большая часть поверхности Земли была покрыта слоем горячей воды, кипение которой поддерживалось магмой - расплавленной породой, находящейся под тонкой земной корой.

Такая смесь газов и горячей воды могла привести к образованию так называемого "первичного бульона", богатого именно теми химическими элементами, которые необходимы для синтеза жизни. Реакция могла быть спровоцированна вулканической деятельностью, ультрафиолетовым излучением, проходящим через тонкий слой атмосферы, или электрическим разрядом молнии. Эта теория была проверена опытным путем в 1953 году американским ученым Стэнли Миллером.

Он создал модель первозданного мира, состоящую из двух колб и стеклянных трубок. В одной из колб находился раствор, по составу похожий на морскую воду. Пространство над жидкостью он заполнил смесью газов, которая соответствовала предполагаемой атмосфере. Данная колба соединялась трубкой с другой колбой, имеющей два электрода для получения искры - миниатюрной модели молнии. От этой искровой камеры отходила еще одна трубка, ведущая к первой колбе через конденсатор и П-образный коллектор.

Когда Миллер нагрел смесь в нижней колбе, она закипела, превратилась в газ, поступила в искровую камеру. Затем конденсат попал обратно в нижнюю колбу. Этот процесс непрерывно повторялся в течение недели, после жидкость была проанализирована.

Результаты оказались положительные - смесь содержала три аминокислоты - соединения, из которых образуются белки. Это дает основание полагать, что весь белок мог быть синтезирован на протяжении нескольких миллиардов лет. Предположительно, могла быть создана даже ДНК с ее тысячами строго расположенных атомов. Однажды возникнув, она могла репродуцировать себя, создавать свои собственные белки и другие сложные органические вещества и развиться в функционирующую самовоспроизводящуюся форму жизни, такую как клетка бактерии.

Собранный аппарат представлял собой две колбы, соединённые стеклянными трубками в цикл. Заполнявший систему газ представлял собой смесь из метана (CH₄), аммиака (NH₃), водорода (H₂) 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.

Миллер и Юри основывались в своих экспериментах на представлениях 1950-х годов о возможном составе земной атмосферы. После их экспериментов многие исследователи проводили подобные опыты в различных модификациях. Было показано, что даже небольшие изменения условий процесса и состава газовой смеси (например, добавления азота или кислорода) могли привести к очень существенным изменениям как образующихся органических молекул, так и эффективности самого процесса их синтеза. В настоящее время вопрос о возможном составе первичной земной атмосферы остаётся открытым. Однако, считается, что высокая вулканическая активность того времени способствовала выбросу также таких компонентов как диоксид углерода (CO₂), азот, сероводород (H₂S), двуокись серы (SO₂).

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. [2]

Много позже, в 2001 году, Алан Сагательян (Alan Saghatelian et al.) [3] показал, что самореплицирующиеся пептидные системы в состоянии эффективно усиливать молекулы определённого вращения в рацемической смеси, показав таким образом, что преобладание одного из стереоизомеров могло возникнуть естественным образом. Кроме того, показано, что существует возможность спонтанного возникновения хиральности в обычных химических реакциях [4] , известны также пути синтеза ряда стереоизомеров, в том числе, углеводородов и аминокислот, в присутствии оптически активных катализаторов. [5] [6] Впрочем, непосредственно в данном эксперименте ничего подобного в явном виде не произошло.

Проблему хиральности пытаются решить иными способами, в частности, через теорию занесения органики метеоритами. [7]

Случилось то, чего мы так долго ждали!

Cтатья из журнала JoVE (Журнал Визуализированных Экспериметов (Journal of Visualized Experiments)) об эксперименте американских учёных по зарождению аминокислот (т.н. Первичный бульон).

РИА Новости:
В середине 50-х годов прошлого века Миллер и Юри экспериментально проверили и подтвердили истинность абиогенетической гипотезы зарождения жизни, основы которой были сформулированы российским биологом Александром Опариным в 1922 году.

Американские биологи успешно повторили один из самых известных опытов середины 20 века, так называемый эксперимент Миллера-Юри, и успешно воссоздали набор из нескольких первичных аминокислот из простейших неорганических соединений в ходе длительной химической эволюции, говорится в статье, опубликованной в журнале JoVE.

Эрик Паркер из Технологического института Джорджии в Атланте (США) и его коллеги попытались повторить один из ключевых этапов химической эволюции органики на Земле, следуя по стопам двух известных биохимиков мира — Стэнли Миллера и Гарольда Юри.
В середине 50-х годов прошлого века Миллер и Юри экспериментально проверили и подтвердили истинность абиогенетической гипотезы зарождения жизни, основы которой были сформулированы российским биологом Александром Опариным в 1922 году.

Миллер и Юри пытались создать аминокислоты из простейших соединений, таких как вода, аммиак, угарный газ и метан, воссоздав условия, царившие на ранней Земле. Для этого они подогревали "первичный бульон" с этими веществами и пропускали пар через колбу, в которую были вставлены электроды, а затем охлаждали его. Через некоторое время в этом "сиропе" начинали появляться аминокислоты.

В последующие годы ученые неоднократно повторяли опыт Миллера-Юри, однако используемые ими процедуры были слишком сложными и запутанными для полноценной проверки их результатов. Авторы статьи изучили описание эксперимента Миллера и Юри, упростили его и подготовили видео, объясняющее как проводить эксперимент.
"Полученные нами результаты показывают, что аминокислоты, "кирпичики жизни", могут формироваться при тех условиях, которые царили на ранней Земле. Миллер не призывал повторять данный эксперимент по той причине, что его экспериментальная установка может взорваться. Если прочитать описание его методики, то станет не совсем понятно, как осуществлялся опыт. Поэтому, мы подготовили безопасную методику проведения эксперимента для заинтересовавшихся коллег", — заключает Паркер.

Учёные смоделировали первичный бульон — субстанцию из множества "пузырьков", возникших в недрах планеты.

Немецкие учёные смоделировали процесс зарождения жизни на Земле. Об этом сообщается в недавно вышедшей книге The First Cell, она опубликована издательством Sparinger. Согласно приведённым данным, исследователи из Университета Дуйсбург-Эссен воссоздали субстанцию из мельчайших пузырьков, известную как первичный бульон.

Напомним, гипотезу о происхождении жизни из "бульона" органических соединений выдвинул в 1924 году советский биолог Александр Опарин. По его версии, первые белковые молекулы сформировались из простых веществ, например метана, аммиака и воды, под действием ультрафиолетовых лучей, ударов молний и высоких температур.

"Жизнь произошла не на Земле". Академик РАН показал следы бактерий в метеоритах

Впоследствии, как считал Опарин, получившиеся нитевидные соединения сворачивались в своеобразные пузырьки и покрывались слоем жиров, образуя первый прообраз современной клетки. Согласно теории, всё это происходило примерно 4 миллиарда лет назад.

Больше о происхождении жизни на Земле

В немецкой лаборатории повторили процесс появления жизни на Земле

Микроб со щупальцами пролил свет на тайну происхождения жизни на Земле

Учёные объяснили, как Земля стала пригодной для жизни

Считается, что подходящая для первичного бульона среда до сих пор сохраняется глубоко в земных недрах и геотермальных источниках. Германским исследователям удалось воссоздать аналогичные условия в лаборатории. Таким образом, учёные понаблюдали за возникновением и разрушением полутора тысяч "поколений" белковых пузырьков.

Микроб со щупальцами пролил свет на тайну происхождения жизни на Земле

В итоге, по словам авторов научной работы, некоторые органические структуры разработали собственную "стратегию выживания": внедряли белки из разрушенных пузырей в свою "мембрану", чтобы сделать её крепче. Исследователи полагают, что именно так и происходило в самом начале эволюции жизни. Со временем, считают они, первичный бульон стал настолько стабильным, что пузырьки оставались в целости и сохранности после извержений гейзеров, и таким образом первичный бульон попадал на поверхность Земли.

Больше интересного из мира науки и технологий — в телеграм-канале автора.

Если стечение обстоятельств и состояние окружающей среды смогли породить жизнь, то что мешает воспроизвести это событие в лабораторных условиях? Именно так рассуждают биохимики всего мира, уже не первый год пытающиеся обнаружить в пробирках искру жизни. Очередные эксперименты международной команды ученых увенчалась успехом – исследователям возникновения жизни удалось создать рибонуклеиновую кислоту.

В сущности, биохимикам удалось последовательно провести два удачных опыта, каждый из которых осуществлялся впервые. Сначала они успешно синтезировали из неорганических соединений молекулы, являющиеся строительным материалом РНК, а затем воссоздать саму кислоту. При этом они продвигались к цели через цепочку простейших химических реакций, которые могли бы произойти в обычных условиях.

Молекулы рибонуклеиновой кислоты (РНК) – простейший строительный материал для создания органической жизни. Первые подобные соединения появились на Земле около 3,85 миллиарда лет назад. Согласно распространенной теории РНК являлась основой жизни, долгое время доминируя в процессе эволюции. Дезоксирибонуклеиновая кислота́ (ДНК) появилась лишь позднее, когда сложность организмов возросла и потребовался внутренний «чертеж» для их построения.

Эта теория возникла еще сорок лет назад, но долгое время оставалась недоказанной. Ее достоверность можно было подтвердить только в случае удачного синтеза РНК в лабораторных условиях. Если такой опыт пройдет успешно, значит, ее спонтанное возникновение будет признано возможным, и все гипотезы об инопланетном происхождении жизни на Земле можно отринуть.

У теории РНК-жизни, как и у любой недоказанной версии, было довольно много противников. В настоящее время молекулы рибонуклеиновой кислоты являются лишь «слугами» ДНК – в их задачу входит выработка протеинов и «принуждение» других органических соединений вступать в химические реакции. К этому апеллировали сторонники теории ДНК-жизни, всячески настаивая на вторичности РНК и предполагая, что она свойственна молекуле с первых минут существования.

С другой стороны, на Земле существует целая армия организмов, в составе которых нет и никогда не было ДНК.

Эти и множество других фактов (зачастую противоречащих друг другу) превратили поиски источника жизни в головоломку о курице и яйце – ни одна из кислот не могла возникнуть, если бы не существовала вторая. Создание РНК в биохимической лаборатории разрубало этот «Гордеев узел».

Смотрите фоторепортажи в разделе " Наука и история "

Успех исследовательской команды на поприще, где сотни ученых уже безуспешно испытали свои силы, объясняется очень просто. Раньше было принято создавать отдельные компоненты молекулы, чтобы смешать их вместе. «При таком методе синтеза компоненты получаются очень стабильными и абсолютно нейтральными. Они не желали вступать во взаимодействие ни при каких условиях», - объясняет один из участников проекта – англичанин Джон Сазерленд из Манчестерского университета.

В отличие от коллег Сазерленд и его коллега американец Джемс Фэррис из Университета Йорка (США) решили изучить последовательные реакции, добавляя компоненты постепенно. Смешав базовую смесь из нуклеинов с фосфатной группой, они смогли наблюдать формирование молекул, которые, как биохимики предполагают, могли быть основой «первичного бульона». Затем они постепенно добавили сахар и нуклео-основу, в результате чего и сформировалась полноценная РНК-молекула.

«Ключ к разгадке крылся в том, как и в какой последовательности брать и использовать ингредиенты, это все равно, что готовить суфле, - шутит Сазерленд. - Мы просто взяли половину молекул основания, смешали с толикой сахара, добавили еще нуклеинов и так далее».

Его коллега комментирует открытие с долей скептицизма. «Это, без сомнений, шаг вперед, но он еще не дает полную картину зарождения жизни, - говорит Фэррис. - Не так просто помещать компоненты в нужной последовательности, выдерживая соответствующие паузы. В лаборатории всегда можно остановиться, выделить чистый результат эксперимента и перейти к следующему шагу. Но вряд ли такое было возможно в реальных условиях древнего мира».

Встройте "Правду.Ру" в свой информационный поток, если хотите получать оперативные комментарии и новости:

Подпишитесь на наш канал в Яндекс.Дзен или в Яндекс.Чат

Добавьте "Правду.Ру" в свои источники в Яндекс.Новости или News.Google

Также будем рады вам в наших сообществах во ВКонтакте, Фейсбуке, Твиттере, Одноклассниках.

4,5 миллиарда лет назад, когда возникла Земля, она представляла собой раскаленный безжизненный шар. Сегодня же на ней в изобилии встречаются разные формы жизни. В связи с этим возникает вопрос: какие изменения происходили на нашей планете с момента ее образования и по сегодняшний день, и главное — как на безжизненной Земле возникли молекулы, образующие живые организмы? В 1953 году в Чикагском университете был поставлен эксперимент, сегодня ставший классическим. Он указал ученым путь к ответу на этот фундаментальный вопрос.

В 1953 году Гарольд Юри был уже Нобелевским лауреатом, а Стэнли Миллер — всего лишь его аспирантом. Идея эксперимента Миллера была простой: в полуподвальной лаборатории он воспроизвел атмосферу древнейшей Земли, какой она была по мнению ученых, и со стороны наблюдал за тем, что происходит. При поддержке Юри он собрал простой аппарат из стеклянной сферической колбы и трубок, в котором испарявшиеся вещества циркулировали по замкнутому контуру, охлаждались и вновь поступали в колбу. Миллер заполнил колбу газами, которые, по мнению Юри и русского биохимика Александра Опарина (1894–1980), присутствовали в атмосфере на заре формирования Земли, — водяным паром, водородом, метаном и аммиаком. Чтобы сымитировать солнечное тепло, Миллер нагревал колбу на бунзеновской горелке, а чтобы получить аналог вспышек молний — вставил в стеклянную трубку два электрода. По его замыслу, материал, испаряясь из колбы, должен был поступать в трубку и подвергаться воздействию электрического искрового разряда. После этого материал должен был охлаждаться и возвращаться в колбу, где весь цикл начинался вновь.

После двух недель работы системы жидкость в колбе стала приобретать темный красно-коричневый оттенок. Миллер провел анализ этой жидкости и обнаружил в ней аминокислоты — основные структурные единицы белков. Так у ученых появилась возможность изучать происхождение жизни с точки зрения основных химических процессов. Начиная с 1953 года с помощью усложненных вариантов эксперимента Миллера—Юри, как стали его с тех пор называть, были получены все виды биологических молекул — включая сложные белки, необходимые для клеточного метаболизма, и жировые молекулы, называемые липидами и образующие мембраны клетки. По-видимому, тот же результат мог бы быть получен и при использовании вместо электрических разрядов других источников энергии — например, тепла и ультрафиолетового излучения. Так что почти не остается сомнений в том, что все компоненты, необходимые для сборки клетки, могли быть получены в химических реакциях, происходивших на Земле в древнейшие времена.

Ценность эксперимента Миллера—Юри состоит в том, что он показал, что вспышки молний в атмосфере древней Земли за несколько сот миллионов лет могли вызвать образование органических молекул, попадавших вместе с дождем в «первичный бульон» (см. также Теория эволюции). Не установленные до сих пор химические реакции, происходящие в этом «бульоне», могли привести к образованию первых живых клеток. В последние годы возникают серьезные вопросы по поводу того, как развивались эти события, в частности подвергается сомнению присутствие аммиака в атмосфере древнейшей Земли. Кроме того, предложено несколько альтернативных сценариев, которые могли привести к образованию первой клетки, начиная от ферментативной активности биохимической молекулы РНК и кончая простыми химическими процессами в океанских глубинах. Некоторые ученые даже предполагают, что происхождение жизни имеет отношение к новой науке о сложных адаптивных системах и что не исключено, что жизнь — это неожиданное свойство материи, возникающие скачкообразно в определенный момент и отсутствующее у ее составных частей. В наши дни эта область знаний переживает период бурного развития, в ней появляются и проходят проверку различные гипотезы. Из этого водоворота гипотез должна появиться теория о том, как же возникли наши самые далекие предки.

Американский химик. Родился в Окленде, штат Калифорния, получил образование в Калифорнийском университете в Беркли и в Чикагском университете. Начиная с 1960 года профессиональная деятельность Миллера была в основном связана с Калифорнийским университетом в Сан-Диего, где он занимал должность профессора химии. За работу по проведению эксперимента Миллера—Юри был удостоен звания научного сотрудника в Калифорнийском технологическом институте.

Американский химик. Родился в Уолкертоне, штат Индиана, в семье священника. Изучал зоологию в университете штата Монтана и получил докторскую степень по химии в Калифорнийском университете в Беркли. Впервые применил физические методы в химии и в 1934 году был удостоен Нобелевской премии в области химии за открытие дейтерия — тяжелого изотопа водорода. Позднее его деятельность была связана в основном с изучением различий в скорости химических реакций при использовании разных изотопов.

Химическая эволюция – это промежуток времени, после которого на нашей планете многие годы назад зародилась первая жизнь (о человеке ещё не было и речи). Свою гипотезу в начале XX века выдвинул Александр Иванович Опарин.

Гипотеза первичного бульона предполагала, что самые первые организмы появлялись посредством соединения белков, жиров и воды (приплюсуем сюда РНК, как результат, и в дальнейшем появление ДНК). В воде происходило множество химических реакций, белки скручивались, преобразовывались, увеличились, появлялись первые клетки, появлялась первая жизнь. Всё это в огромном океане.

Но зарождение жизни в воде является несколько не точным. Гипотеза была хороша для своего времени, не так плоха сейчас, но вопросы к ней всё же имеются. Основная проблема теоретического предположения Опарина в том, что и РНК, и белки, и ДНК не устойчивы в водной среде . Их строение и природа такова, что они с большей вероятностью распадутся, нежели начнут увеличиваться, воспроизводить себе подобных, объединяться в один общий организм.

Более современными и прогрессивными идеями считаются «первичная пицца» и «первичный майонез» . Эти гипотезы не рассматривают образование организмов в водной среде, так как «первичный бульон» из-за этого и проигрывают. Они берут куда меньшее количество воды в основе.

Были проведены эксперименты, и установлено было, что при запекании сухих смесей нуклеотидов происходит их объединение, создание РНК. Если учитывать, что температура на Земле во время зарождения была достаточной (сверх возможного для запекания и не требуется), то можно предположить образование первых организмов не в воде, а на поверхности алюмосиликатной глины, располагающейся слоями. Глина довольно прочно связывает биологические соединения и может набухать при попадании на неё воды, что увеличивает её вместимость. РНК и белки накапливаются в слоях глины и на её поверхности (вода не так сильно мешает образованию соединений из-за своего количества, а глина лишь способствует образованию цепочек РНК), образуют соединения, и в итоге мы получаем новые организмы.

Гипотеза «первичного майонеза» предполагала зарождение РНК внутри первичных протоклеток , которые являлись мелкими жировыми пузырьками .

Основу ввёл в своей гипотезе Опарин, её и оставляют (образование первичных организмов на основе белков и РНК), как главную, меняют всё время лишь место, в котором происходят химические реакции.

Сейчас даже предлагают рассматривать гипотезы пиццы и майонеза совместно, потому что у них есть свои сильные и слабые стороны, но вместе они смотрятся вроде бы лучше ( жировые пузырьки в сульфидных минералах, ускоряющих химические процессы из-за своих свойств ). Кто знает, что происходило тогда, на планете Земля 3,7 миллиардов лет назад. Вряд ли кто-то из ныне живущих… Может всё действительно образовалось в воде, а учёные ломают головы над тем, как лучше создать теоретически условия для создания живого. Мир же не идеален, может он был неидеальным и тогда?

А на этом я с вами не прощаюсь, на этом канале будут выходить ещё интересные публикации, поэтому не забудь лайкнуть эту статью и подписаться на «Почему?» Оставляйте свои комментарии с идеями, которые бы вам хотелось увидеть в следующий раз! До скорых встреч!

Главное меню

Голосования

Узнал новое?

Наша кнопка

88x31	Код

Экспериметальные исследования "первичного бульона"

Миллер создал для экспериментов, согласно требованиям Урея, сложную по составу смесь газов, которая бы повторяла ситуацию раннего периода развития Земли. При этом на газы воздействовала энергия из различных источников (например, электрические разряды, ультрафиолетовое или рентгеновское излучение). Состав продуктов реакций, полученный в ходе этих экспериментов, соответствует тому, который ожидался по результатам термодинамических и кинетических расчетов. Путем подобных опытов могут быть синтезированы все имеющиеся на сегодняшний день в природе аминокислоты. Наряду с этим налицо имеется избыток субстанций, которые нельзя найти в живой природе.

Возникновение аминокислот

Так среди С3-аминокислот наряду с аланином имеются и b-аланин и сарказин, а среди С4-аминокислот - даже семь изомеров, из которых ни один не является составной частью протеинов. Как и почему в живых клетках произошло ограничение всего двадцатью аминокислотами, несмотря на то, что в их распоряжении находится гораздо большее число аминокислот, неизвестно. Мнение о том, что сначала использовались все аминокислоты, но потом некоторые "вымерли", так как соответствующие системы были менее "жизнеспособны" (сравните с естественным отбором), до сих пор не находит убедительной эмпирической поддержки.

Однако выясняется, что в отдельных случаях, в зависимости от условий проведения опыта (состав газа, время реакций и т. д.), из 20 представленных в живых организмах аминокислот синтезируется лишь ограниченное количество. Благоприятные внешние физические условия (такие, как подходящее давление, соответствующая температура), узкие границы которых соблюдаются и, если необходимо (чтобы продукты реакции оставались стабильными), закладываются в подобных опытах заранее. Поэтому в "модели первичного бульона" должно быть заложено следующее: образовавшиеся в разных местах составные части должны затем "слиться воедино", чтобы иметь возможность вступать в реакцию друг с другом. Таким образом, сценарий становится еще более сложным и запутанным; его детальная проработка не публиковалась.

Две монокарбоновые кислоты (А) и три С3.-аминокислоты (В), синтезированные в ходе экспериментов по воссозданию ' бульона". Аминокислоты b -аланин и сарказин не встречаются в протеинах клеток.

В ходе экспериментов c изображенной на рисунке выше аппаратурой можно получить большое число органических веществ. На этой схеме показан усредненный результат анализов. А - карбоновые (жирные) кислоты. В- а-гидроксильные группы, С- аминокислоты, присутствующие в протеине, D - другие аминокислоты и остальные соединения. Высота прямоугольников служит для обозначения соотношения количества синтезированных соединений (в зависимости от содержания углерода) относительно общего количества (в форме метана) задействованного углерода. Большая часть продуктов синтеза (Синим цветом) является монофункциональными молекулами, это означает, что они обладают только одним регуляторным участком. Даже в малых концентрациях эти соединения препятствуют росту цепочек (см. текст), а - муравьиная кислота, е - уксусная кислота, р - пропионовая кислота. Часть полученных субстанций является аминокислотами, которые, в свою очередь, являются составными частями протеинов (цветные поверхности). Но всяком случае, речь идет при этом о внешне неактивных смесях, которые не могут служить для образования протеина. Gly - глицин, Alа - аланин, Сlи - глутаминовая кислота, Аsр - аспарагиновая кислота (по cairns-smith, 1982). Анализ продуктов реакции показал, что среди них преобладают монокарбоновые кислоты.

Происхождение основных элементов ДНК

В ходе экспериментов по восстановлению "пребиотических условий" удалось выявить следы пяти имеющихся в РНК и ДНК оснований нуклеиновых кислот. До сегодняшнего дня, однако, опубликованы лишь не очень ясные условия воплощения модели, как эти молекулы могут быть сконцентрированы, очищены и подходящим образом могут вступать в реакцию обмена с фосфатами и сахарами (сахара тоже участвуют в этих опытах). Интересные для химической эволюции молекулы представлены в этих специальных составах лишь в малых концентрациях, наряду с большим переизбытком биологически неинтересных молекул. До настоящего времени не известно ни одного эксперимента, при котором исходная композиция имела бы все необходимые для химической эволюции молекулы. Последние должны, таким образом, продуцироваться в различных местах в оптимальных для них условиях, защищенные от распада (гидролиза, фотолиза); они должны быть транспортированы к дальнейшему месту протекания реакции. Для синтеза активированных (этерифицированных фосфорной кислотой) основных элементов нуклеиновой кислоты (нуклеотидов) и их полимеризации в короткие фрагменты (олигонуклеотиды), что сегодня можно проводить в лабораториях и даже в автоматах, необходима обширная и действенная "химия защитных групп".С ее помощью защищаются регуляторные участки нуклеиновых молекул от нежелательных реакций. Если подобная защита отсутствует, то результатом этого является множество нежелательных реакций, как при синтезе мономерных элементов, так и при полимеризации, так, например, ОН-группы проявляют в присутствии сахара рибозы подобную реактивность. Нуклеиновые основания также имеют много реактивных позиций.

Роберт Шапиро сформулировал следующее: "Наше сегодняшнее понимание пребиотического синтеза рибозы не поддерживает предположение о том, что на ранних этапах развития Земли имелось сколько-нибудь достойное упоминания количество олигонуклеотидов или даже просто нуклеотидов. Вероятно, еще не исследованы некоторые важные пребиотические способы синтеза.В современных условиях кажется более разумным предположить, что РНК была создана посредством биосинтеза вслед за возникновением живого".Это высказывание известного химика-органика, сторонника эволюционной теории, находится в полном соответствии с высказанным в начале этой главы предположением, что живые существа являют собой предпосылку для образования свойственных организмам макромолекул.

В качестве промежуточного вывода мы констатируем следующее: до настоящего времени на экспериментальном уровне невозможно проследить происхождение нуклеотидов, необходимых для образования молекул РНК и ДНК.

Конденсация двух аминокислот в дипептид при расщеплении воды (справа налево: реакция конденсации, слева направо: гидролиз). Соединение пептида обозначено толстой линией-связью. Химическое равновесие этой реакции находится на стороне аминокислот.

Заключение

1. В созданных на сегодняшний день экспериментальных моделях "бульона" синтез протеина РНК или ДНК исключается хорошо известными химическими закономерностями.

Убедительное свидетельство этого изложено биохимиком клаусом дозе в 1987 году в его всеобъемлющем сочинении. Он комментирует схему пребиотической эволюции неорганических веществ в кодированный нуклеиновыми кислотами рибосомный синтез белка следующим образом: "Схема. доказывает наше незнание. Без новых в своей основе взглядов на процессы эволюции (абиотические и биотические), для чего необходимы новые идеи и представления, уровень нашего незнания, вероятно, не изменится"

2. Даже если предположить возможность подобных реакций (вопреки экспериментальным доказательствам их невозможности), не могут возникнуть ни "протобионты", ни "гиперциклы", так как до настоящего времени ни на основании экспериментов, ни подвергаемых проверке гипотез не было предложено ни одного механизма, производящего для этого биологическую информацию de novo (кодирование).

3. Естествознание, говоря о спонтанном возникновении клетки в "первичном бульоне", до сего дня может лишь с уверенностью делать выводы, содержащие отрицание "так не могло быть". Авторы данного учебника полностью согласны с биологом воэзе в том, что "весь ход экспериментов в пребиотической химии фактически опроверг гипотезу "первичного бульона", опроверг ее de facto (Woese, 1980).

4. После ста лет химических и биологических исследований происхождения жизни экспериментальное естествознание вынуждено было подтвердить вывод пастера: Отnе vivum ex vivo - все живое происходит от живого.

Бабочки, конечно, ничего не знают о змеях. Зато о них знают птицы, охотящиеся на бабочек. Птицы, плохо распознающие змей, чаще становятся.

Октавой называется интервал между двумя ближайшими одноименными звуками: до и до, ре и ре и т. д. С точки зрения физики «родство» этих.

В 27 году до н. э. римский император Октавиан получил титул Август, что на латыни означает «священный» (в честь этого же деятеля, кстати.

Известная шутка гласит: «NASA потратило несколько миллионов долларов, чтобы разработать специальную ручку, способную писать в космосе.

Известно порядка 10 миллионов органических (то есть основанных на углероде) и лишь около 100 тысяч неорганических молекул. Вдобавок.

В отличие от обычного стекла, кварцевое пропускает ультрафиолет. В кварцевых лампах источником ультрафиолета служит газовый разряд в парах ртути. Он.

При большом перепаде температур внутри облака возникают мощные восходящие потоки. Благодаря им капли могут долго держаться в воздухе и.

СМИ ПОН

Новости СМИ ПОН

Подлинная история советского «ограбления века». Дело братьев Калачян

В 1977 году в Армении произошло крупнейшее в истории СССР ограбление Госбанка.

Об ограблении денежных хранилищ Госбанка не думали даже матёрые уголовники. И тем не менее в 1977 году случилось немыслимое — злоумышленники покусились на святая святых советской финансовой системы.

Операция «Архив». Как Советский Союз окончательно избавился от Гитлера

На рубеже 1980–1990-х годов, когда в Восточной Европе произошло обрушение просоветских режимов, а Западная Германия поглотила Восточную, произошло резкое усиление позиций неонацистов.

На фоне ниспровержения социализма крайне правые силы пытались добиться хотя бы частичной реабилитации нацизма.

Непобедимая страна. 15 интересных фактов о Советском Союзе

30 декабря 1922 года на Первом Всесоюзном съезде Советов было утверждено образование Союза Советских Социалистических республик. Советский Союз занимал территорию площадью 22 400 000 квадратных километров, являясь самой большой страной на планете, имел самую протяжённую границу в мире (свыше 60 000 километров) и граничил с 14 государствами.

Великая душа. Жизнь и принципы Махатмы Ганди

Мохандас Карамчанд Ганди родился 2 октября 1869 года в индийском городе Порбандар в состоятельной семье из варны вайшьев. Маленький Мохандас, или Мохан, меньше всего напоминал философа, мыслителя и политика, идеи которого перевернут мир.

Продукт гуманизма. Как сердобольный дантист придумал «электрический стул»

6 августа 1890 года человечество вписало новую страницу в свою историю. Научно-технический прогресс добрался и до такого специфического рода деятельности, как исполнение смертных приговоров. В Соединённых Штатах Америки была проведена первая смертная казнь на «электрическом стуле».

Придуманный из гуманных соображений «электрический стул» оказался одним из самых жестоких способов смертной казни.

СТАТЬИ

Традиции и новшества
Уроки истории

Главная /
Природа науки. 200 законов мироздания (энциклопедия) /
Науки о Земле /
Эксперимент Миллера—Юри

Эксперимент Миллера—Юри

Молекулы, необходимые для жизни, могли возникать в ходе химических реакций на заре развития Земли.

Ценность эксперимента Миллера—Юри состоит в том, что он показал, что вспышки молний в атмосфере древней Земли за несколько сот миллионов лет могли вызвать образование органических молекул, попадавших вместе с дождем в «первичный бульон» (см. также Теория эволюции). Не установленные до сих пор химические реакции, происходящие в этом «бульоне», могли привести к образованию первых живых клеток. В последние годы возникают серьезные вопросы по поводу того, как развивались эти события, в частности подвергается сомнению присутствие аммиака в атмосфере древнейшей Земли. Кроме того, предложено несколько альтернативных сценариев, которые могли привести к образованию первой клетки, начиная от ферментативной активности биохимической молекулы РНК и кончая простыми химическими процессами в океанских глубинах. Некоторые ученые даже предполагают, что происхождение жизни имеет отношение к новой науке о сложных адаптивных системах и что не исключено, что жизнь — это неожиданное свойство материи, возникающие скачкообразно в определенный момент и отсутствующее у ее составных частей. В наши дни эта область знаний переживает период бурного развития, в ней появляются и проходят проверку различные гипотезы. Из этого водоворота гипотез должна появиться теория о том, как же возникли наши самые далекие предки.

О том, за что можно не любить эксперименты, о пользе семинаров, благородстве научного руководителя и возникновении живого на фоне холодной войны рассказываем в нашей рубрике «История науки».

Стэнли Миллер родился в 1930 году в семье юриста и школьной учительницы. С детства мальчик любил читать, хорошо учился, любил природу, ходил в походы с бойскаутами. Вслед за братом поступил в Калифорнийский университет так же, как он, изучать химию. С легкостью пройдя университетский курс, он перешел в Чикагский университет, предложивший ему место ассистента (после смерти отца он уже не мог позволить себе просто учиться). Там начались долгие и непростые поиски темы для дальнейшей работы, места, куда приложить свои знания и светлый ум.

Считая эксперименты делом «пустым, затратным по времени и не столь уж важным» (а может быть, просто затратным), Миллер обратился к теоретическим проблемам. Одним из профессоров, чья работа привлекла внимание Миллера, стал Эдвард Теллер, изучавший синтез химических элементов в звездах.

Однако тот Стэнли Миллер, о котором сегодня идет речь, «родился» осенью 1951 года, когда он стал посещать семинары профессора Гарольда Юри, уже на тот момент Нобелевского лауреата (за открытие дейтерия). Юри к тому времени увлекся космохимией, эволюцией химических элементов в звездах и планетах, составил предположение о составе ранней атмосферы Земли. Он полагал, что синтез органических веществ возможен в средах, подобных древней земной атмосфере. Эти идеи увлекли Миллера (настолько, что он помнил подробности лекций и десятилетия спустя), и он перешел со своими исследованиями к Юри.

Тем самым Миллер занялся проблемой, которой притягивала множество ученых. О том, может ли живое возникнуть из неживого, спорили Уильям Гарвей, Франческо Реди, Луи Пастер, Ладзаро Спалланцани, Якоб Берцелиус, Фридрих Велер (и это даже не все, о ком мы уже писали в «Истории науки»).

Споры не утихли и в XX веке. Здесь большой вклад внес наш соотечественник, Александр Опарин. В 20-х годах он опубликовал статью «О возникновении жизни», в которой изложил свою теорию зарождения живого из «первичного бульона». Опарин предположил, что возникновение органических веществ возможно в зонах повышенной концентрации высокомолекулярных соединений. Когда такие зоны обзаводились оболочкой, частично отделяющей их от окружающей среды, они превращались в коацерватные капли — ключевое понятие теории Опарина — Холдейна (примерно в это же время схожие идеи развивал британский биолог Джон Холдейн). Внутри этих капель могут образовываться простые органические вещества, а вслед за ними и сложные соединения: белки, аминокислоты. Поглощая вещества из внешней среды, капли могут расти и делиться.

Однако вернемся к Миллеру. Его энтузиазм и желание устроить какой-нибудь эксперимент и проверить теорию у Юри поначалу сочувствия не нашли: не стоит аспиранту лезть в неизведанное, лучше, если он займется чем-нибудь попроще. В итоге профессор уступил, но дал Миллеру год. Не будет результатов, тему придется сменить.

Миллер принялся за работу: взял данные Юри о составе ранней атмосферы и предположил, что синтез необходимых для возникновения жизни соединений можно стимулировать электрическим разрядом (считается, что молнии были нередки на Земле и в древности). Установка состояла из двух колб, соединенных стеклянными трубками. В нижней колбе была жидкость, в верхней — смесь газов: метана, аммиака и водорода — и пара. К верхней колбе также были подсоединены электроды, создающие электрический разряд. В разных местах эту систему подогревали и охлаждали, и вещество непрерывно циркулировало.

Читайте также: