რაც სტენლი მილერის გამოცდილებამ დაამტკიცა. მილერის გამოცდილება

კურამშინი A.I.

(„HiZh“, 2017, No7)

ქიმიკოსთა და ბიოლოგთა „წმინდა გრაალი“ არის დედამიწაზე სიცოცხლის გაჩენის საიდუმლო. ამ საკითხზე ბევრი ჰიპოთეზაა, მაგრამ ყველაზე ჰარმონიულად ითვლება აბიოგენეზის ჰიპოთეზა, რომლის მიხედვითაც „სიცოცხლის ნივთიერებები“ წარმოიქმნა ახალგაზრდა დედამიწის პირობებში შედარებით მარტივი ნივთიერებების ქიმიური რეაქციების რთული კასკადის შედეგად. მის სასარგებლოდ მნიშვნელოვანი არგუმენტი იყო ცნობილი მილერ-ურიის ექსპერიმენტი, რომელშიც ამინომჟავები, რომლებიც ქმნიან ცილებს, მიიღეს პრებიოტიკური დედამიწის ატმოსფეროს სავარაუდო კომპონენტებისგან. 65 წლის შემდეგ, ჩეხეთის რესპუბლიკის მკვლევარებმა აჩვენეს, რომ რნმ-ის აზოტოვანი ბაზები ასევე შეიძლება წარმოიქმნას მსგავს პირობებში ("Proceedings of the National Academy of Sciences USA", 2017, 114, 17, 4306-4311, doi: 10.1073/ pnas.1700010114 ).
1952 წელს ქიმიკოსებმა სტენლი მილერმა და ჰაროლდ ურეიმ ჩაატარეს ახლა უკვე კლასიკური ექსპერიმენტი - მათ მოახდინეს იმ პროცესების სიმულაცია, რომლებიც შესაძლოა მომხდარიყო უძველესი დედამიწის ატმოსფეროში, რათა შეემოწმებინათ აბიოგენეზის შესაძლებლობა. წყლის, მეთანის, ამიაკის, ნახშირბადის მონოქსიდისა და წყალბადის გაცხელებული აირისებრი ნაზავი, იზოლირებული შუშის კოლბაში, ექვემდებარებოდა ელექტრო გამონადენებს, დროდადრო ამარაგებდა წყლის ორთქლის ახალ ნაწილებს. რეაქცია ამ რეჟიმში მიმდინარეობდა დაახლოებით ერთი კვირის განმავლობაში.
მიღებული ხსნარის გაანალიზებით, მილერმა და ურეიმ ნათლად დაადგინეს მასში შემავალი ამინომჟავები გლიცინი, α-ალანინი და β-ალანინი და ასევე მიიღეს მტკიცებულება სხვა ამინომჟავების წარმოქმნის შესახებ, რომლებიც თანამედროვე ცილების ნაწილია. ათწლეულების შემდეგ, როდესაც ანალიზური ქიმიის ხელსაწყოებში უფრო მძლავრი ინსტრუმენტები გამოჩნდა, 20 პროტეინოგენური ამინომჟავიდან 18 აღმოაჩინეს სწორედ ამ ხსნარში (საბედნიეროდ, იგი მთელი ამ ხნის განმავლობაში ინახებოდა დალუქულ ამპულაში იურის მაგიდაზე და მისი გარდაცვალების შემდეგ მის სტუდენტის საკუთრება). დანარჩენი ორი - ცისტეინი და მეთიონინი - ვერ მიიღეს მხოლოდ იმიტომ, რომ მილერისა და ურიის თავდაპირველ ექსპერიმენტებში არ იყო გოგირდის წყარო.
მიუხედავად იმისა, რომ ეს შედეგები ყოველთვის ითვლებოდა ძლიერ არგუმენტად აბიოგენეზის კონცეფციის სასარგებლოდ, იყო კრიტიკაც. კრიტიკოსების მთავარი პრეტენზია: ადრეული დედამიწის ატმოსფეროს სიმულაციისას მკვლევარებმა აიღეს გაზის ნარევი ძალიან მნიშვნელოვანი შემცირების უნარით და ასევე ამინომჟავები სიცოცხლის გაჩენისთვის.
საკმარისი არ არის, საჭიროა მეტი ნუკლეოტიდი.
მას შემდეგ ჩატარდა მრავალი ექსპერიმენტი, რომლებშიც შესაძლებელი იყო როგორც აზოტოვანი ფუძეების, ასევე ნუკლეოტიდების მიღება შედარებით მარტივი მოლეკულებისგან (დაწვრილებით იხილეთ ქვემოთ). ). ჩეხეთის რესპუბლიკის მეცნიერებათა აკადემიის ფიზიკური ქიმიის ინსტიტუტის თანამშრომლებმა, რომლებიც მუშაობდნენ სვიატოპლუკ ცივიშის ხელმძღვანელობით, გადაწყვიტეს ძველი კარგი ექსპერიმენტის რეპროდუცირება, ოდნავ შეცვალეს მისი პირობები. ახალი ვერსიის დიდი ნაწილი იგივე რჩება - NH-ის შემცირებული აირის ნარევი 3, CO და H2 O, ელექტრული იმპულსები. ამასთან, მკვლევარებმა დაამატეს სისტემის დასხივება მძლავრი ლაზერით - მათი აზრით, ეს უნდა მოეხდინა პლაზმური გამონადენის სიმულაცია დედამიწის ატმოსფეროში, რაც წარმოიშვა დედამიწაზე დიდი მეტეორიტების რეგულარული დაცემით გამოწვეული დარტყმითი ტალღების გამო. შედეგად მათ მოახერხეს არა მხოლოდ ამინომჟავების, არამედ რიბონუკლეინის მჟავების ყველა აზოტოვანი ფუძის მიღება.
ავტორებმა ექსპერიმენტში მომხდარი რეაქციები შემდეგნაირად აღწერეს. როდესაც ამიაკის, ნახშირბადის მონოქსიდის და წყლის აირისებრი ნარევი ექვემდებარება ელექტრო გამონადენს და ულტრაიისფერ გამოსხივებას, წარმოიქმნება ფორმამიდი HC(O)NH. 2 და წყალბადის ციანიდი HCN, რომლებიც შემდეგ რეაგირებენ აზოტოვანი ფუძის გუანინის წარმოქმნით. სხვა კანონიკური აზოტოვანი ფუძეები - ურაცილი, ციტოზინი და ადენინი - წარმოიქმნა უფრო მოკრძალებული რაოდენობით, ვიდრე გუანინი, მაგრამ მათი არსებობა ასევე დადასტურდა. რეაქციის პროდუქტები ასევე შეიცავდა შარდოვანას და ამინომჟავებს.
მკვლევარები ხაზს უსვამენ, რომ თავიანთი ექსპერიმენტით ისინი არ ცდილობდნენ აბიოგენეზის ალტერნატიული ჰიპოთეზის უარყოფას, არამედ იმის ჩვენებას, რომ რნმ-ის კომპონენტები შეიძლება სხვადასხვა გზით წარმოიქმნას.

სიცოცხლისთვის აუცილებელი მოლეკულები შეიძლება აღმოცენებულიყო ქიმიური რეაქციების დროს დედამიწის განვითარების გარიჟრაჟზე.

4,5 მილიარდი წლის წინ, როდესაც დედამიწა გაჩნდა, ეს იყო ცხელი, უსიცოცხლო ბურთი. დღეს მასზე უხვად გვხვდება ცხოვრების სხვადასხვა ფორმა. ამასთან დაკავშირებით ჩნდება კითხვა: რა ცვლილებები მოხდა ჩვენს პლანეტაზე ჩამოყალიბების მომენტიდან დღემდე და რაც მთავარია, როგორ გაჩნდა მოლეკულები, რომლებიც ქმნიან ცოცხალ ორგანიზმებს უსიცოცხლო დედამიწაზე? 1953 წელს ჩიკაგოს უნივერსიტეტში ჩატარდა ექსპერიმენტი, რომელიც ახლა კლასიკად იქცა. მან აჩვენა მეცნიერებს ამ ფუნდამენტურ კითხვაზე პასუხის გაცემის გზა.

1953 წელს ჰაროლდ ური უკვე ნობელის პრემიის ლაურეატი იყო, სტენლი მილერი კი მხოლოდ მისი კურსდამთავრებული. მილერის ექსპერიმენტის იდეა მარტივი იყო: ნახევრად სარდაფის ლაბორატორიაში, მან რეპროდუცირება მოახდინა ძველი დედამიწის ატმოსფეროში, როგორც მეცნიერებს სჯეროდათ, რომ იყო და გვერდიდან უყურებდა რა ხდებოდა. იურის მხარდაჭერით მან მინის სფერული კოლბიდან და მილებიდან ააწყო მარტივი აპარატურა, რომელშიც აორთქლებული ნივთიერებები ცირკულირებდა დახურულ წრეში, გაცივდა და ხელახლა შედიოდა კოლბაში. მილერმა კოლბა შეავსო გაზებით, რომლებიც ურიისა და რუს ბიოქიმიკოს ალექსანდრე ოპარინს (1894–1980) თვლიდნენ, რომ დედამიწის წარმოქმნის გარიჟრაჟზე ატმოსფეროში იმყოფებოდნენ - წყლის ორთქლი, წყალბადი, მეთანი და ამიაკი. მზის სითბოს სიმულაციისთვის, მილერმა გაათბო კოლბა ბუნსენის სანთურზე და ელვისებური ციმციმის ანალოგის მისაღებად, ორი ელექტროდი ჩასვა მინის მილში. მისი გეგმის მიხედვით, კოლბიდან აორთქლებული მასალა უნდა შესულიყო მილში და ექვემდებარებოდა ელექტრული ნაპერწკლის გამონადენს. ამის შემდეგ მასალა უნდა გაგრილებულიყო და დაბრუნებულიყო კოლბაში, სადაც მთელი ციკლი თავიდან დაიწყო.

სისტემის მუშაობის ორი კვირის შემდეგ, კოლბაში სითხემ დაიწყო მუქი წითელი-ყავისფერი შეფერილობის მიღება. მილერმა გააანალიზა ეს სითხე და აღმოაჩინა მასში ამინომჟავები - ცილების ძირითადი სტრუქტურული ერთეულები. ამან მეცნიერებს მისცა შესაძლებლობა შეესწავლათ სიცოცხლის წარმოშობა ძირითადი ქიმიური პროცესების თვალსაზრისით. 1953 წლიდან, მილერ-ურიის ექსპერიმენტის დახვეწილმა ვერსიებმა, როგორც მას შემდეგ გახდა ცნობილი, წარმოიქმნა ყველა სახის ბიოლოგიური მოლეკულა - მათ შორის კომპლექსური ცილები, რომლებიც აუცილებელია უჯრედული მეტაბოლიზმისთვის და ცხიმოვანი მოლეკულები, რომლებსაც ლიპიდები ეწოდება, რომლებიც ქმნიან უჯრედის მემბრანებს. როგორც ჩანს, იგივე შედეგის მიღება შეიძლებოდა ელექტრული გამონადენის ნაცვლად ენერგიის სხვა წყაროების გამოყენებით - მაგალითად, სითბოს და ულტრაიისფერი გამოსხივების გამოყენებით. ასე რომ, ეჭვგარეშეა, რომ უჯრედის ასაწყობად აუცილებელი ყველა კომპონენტი შეიძლება მიღებულ იქნეს ქიმიურ რეაქციებში, რომლებიც ძველ დროში დედამიწაზე ხდებოდა.

მილერ-ურიის ექსპერიმენტის მნიშვნელობა იმაში მდგომარეობს, რომ მან აჩვენა, რომ ძველი დედამიწის ატმოსფეროში რამდენიმე ასეული მილიონი წლის განმავლობაში ელვისებური ციმციმები შეიძლება გამოეწვია ორგანული მოლეკულების წარმოქმნას, რომლებიც წვიმასთან ერთად ცვივა „პირველყოფილი წვნიანში“ ( იხილეთ ასევეევოლუციის თეორია). ამ დრომდე, ამ "ბულიონში" მიმდინარე ამოუცნობმა ქიმიურმა რეაქციებმა შეიძლება გამოიწვიოს პირველი ცოცხალი უჯრედების წარმოქმნა. ბოლო წლებში გაჩნდა სერიოზული კითხვები იმის შესახებ, თუ როგორ განვითარდა ეს მოვლენები, კერძოდ, ეჭვქვეშ დადგა უძველესი დედამიწის ატმოსფეროში ამიაკის არსებობა. გარდა ამისა, შემოთავაზებულია რამდენიმე ალტერნატიული სცენარი, რამაც შეიძლება გამოიწვიოს პირველი უჯრედის ფორმირება, დაწყებული ბიოქიმიური რნმ-ის მოლეკულის ფერმენტული აქტივობიდან ოკეანის სიღრმეში მარტივ ქიმიურ პროცესებამდე. ზოგიერთი მეცნიერი კი ვარაუდობს, რომ სიცოცხლის წარმოშობა დაკავშირებულია კომპლექსური ადაპტაციური სისტემების ახალ მეცნიერებასთან და შესაძლებელია, რომ სიცოცხლე არის მატერიის მოულოდნელი თვისება, რომელიც მოულოდნელად ჩნდება გარკვეულ მომენტში და არ არის მისი შემადგენელი ნაწილებიდან. დღესდღეობით ცოდნის ეს სფერო სწრაფი განვითარების პერიოდს განიცდის, მასში სხვადასხვა ჰიპოთეზა ჩნდება და ტესტირება ხდება. ჰიპოთეზების ამ მორევიდან უნდა გამოვიდეს თეორია იმის შესახებ, თუ როგორ გაჩნდნენ ჩვენი ყველაზე შორეული წინაპრები.

Იხილეთ ასევე:

სტენლი ლოიდ მილერი, ბ. 1930 წ

ამერიკელი ქიმიკოსი. დაიბადა ოკლენდში, კალიფორნია, განათლება მიიღო კალიფორნიის უნივერსიტეტში ბერკლიში და ჩიკაგოს უნივერსიტეტში. 1960 წლიდან დაწყებული მილერის პროფესიული საქმიანობა უპირველეს ყოვლისა დაკავშირებული იყო კალიფორნიის უნივერსიტეტთან, სან დიეგოში, სადაც ის მსახურობდა ქიმიის პროფესორად. მილერ-ურიის ექსპერიმენტზე მუშაობისთვის მას მიენიჭა კალიფორნიის ტექნოლოგიური ინსტიტუტის მკვლევარის წოდება.

ჰაროლდ კლეიტონ ური, 1893-1981 წწ

ამერიკელი ქიმიკოსი. დაიბადა უოკერტონში, ინდიანაში, მინისტრის შვილი. სწავლობდა ზოოლოგიას მონტანას სახელმწიფო უნივერსიტეტში და მიიღო დოქტორის ხარისხი ქიმიაში კალიფორნიის უნივერსიტეტში, ბერკლი. მან პირველმა გამოიყენა ფიზიკური მეთოდები ქიმიაში და 1934 წელს მიენიჭა ნობელის პრემია ქიმიაში დეიტერიუმის, წყალბადის მძიმე იზოტოპის აღმოჩენისთვის. მოგვიანებით, მისი საქმიანობა ძირითადად დაკავშირებული იყო ქიმიური რეაქციების სიჩქარის განსხვავებების შესწავლასთან სხვადასხვა იზოტოპების გამოყენებისას.

„ოპარინის ბიოქიმიური ევოლუცია“ - 2) ბიოპოლიმერების, ლიპიდების, ნახშირწყალბადების წარმოქმნა დედამიწის პირველ რეზერვუარებში დაგროვილი ორგანული ნაერთებიდან. ჰიპოთეზის არსი ასეთი იყო... დედამიწაზე სიცოცხლის წარმოშობა არის ცოცხალი მატერიის წარმოქმნის ხანგრძლივი ევოლუციური პროცესი არაცოცხალი მატერიის სიღრმეში. 1) პირველადი ორგანული ნაერთების სინთეზი არაორგანული ნივთიერებებისგან პრიმიტიული დედამიწის პირველადი ატმოსფეროს პირობებში. ოპარინის თეორია. 1894-1980 წწ.

"ოპარინის ჰიპოთეზა" - ბიოგრაფია. სიცოცხლის სპონტანური წარმოშობის ჰიპოთეზა. ბიოქიმიური ევოლუციის ჰიპოთეზა. დედამიწაზე სიცოცხლის წარმოშობის ჰიპოთეზა A.I. თრომბები, რომლებსაც კოაცერვატის წვეთები ეწოდება. ოპარინის ბიოგრაფია. ინგლისელი ბიოლოგი. ალექსანდრე ივანოვიჩ ოპარინი. Შინაარსი. ცოცხალი უჯრედი. დედამიწაზე სიცოცხლის წარმოშობის თეორია. ინსტალაცია სტენლი მილერის მიერ. დედამიწის ატმოსფეროს ფორმირება. დედამიწაზე სიცოცხლის გაჩენის ეტაპები.

„ბიოგენეზისა და აბიოგენეზის თეორიები“ - ცოცხალი ორგანიზმების არარსებობა. სპონტანური წარმოშობის თეორია. სპონტანური თაობის კლასიკური დოქტრინის აღზევება. სპონტანური წარმოშობის თეორია. ჭიები. დედამიწაზე სიცოცხლის გაჩენის ეტაპები. Ამინომჟავების. ბიოქიმიური ევოლუციის თეორია. პანსპერმიის თეორიის მომხრეები. კრეაციონიზმი. ბიოგენეზისა და აბიოგენეზის თეორიები ცოცხალი მატერიის წარმოშობის შესახებ. დემოკრიტე ინგლისელი ბიოქიმიკოსი და გენეტიკოსი ჯონ ჰალდანი. აღწერეთ ქიმიური ევოლუციის ბიოქიმიური ეტაპი.

"ქიმიური ევოლუცია" - პანსპერმიის ჰიპოთეზა. მიკროორგანიზმების არამიწიერი წარმოშობა. სპონტანური წარმოშობის ჰიპოთეზა. გეოქრონოლოგია. ცნობილია დაახლოებით 8 მილიონი ქიმიური ნაერთი. დედამიწის გეოლოგიური ისტორია განუყოფელია მისი ბიოლოგიური ევოლუციისგან. ქიმიური ევოლუცია და ბიოგენეზი. გეოქრონოლოგიური მასშტაბი. პროტოვარსკვლავი - მზე. მზემ შიგნიდან გაათბო. რადიოაქტიურობა. რუსი ქიმიკოსი A.P. რუდენკო. როგორც სერიული ნომერი იზრდება, ელემენტების გავრცელება მცირდება.

„ბიოქიმიური ევოლუციის თეორია“ – სიცოცხლე შექმნა ზებუნებრივი არსების მიერ. მემბრანის სტრუქტურის ფორმირება. ბიოქიმიური ევოლუციის ჰიპოთეზა. ჰიპოთეზა, რომელიც სიცოცხლეს განიხილავს როგორც ხანგრძლივი ევოლუციის შედეგს. მესამე ეტაპი ხასიათდებოდა გამოყოფით. ნივთიერებების კონცენტრაცია კოცერვატულ წვეთებში. მრავალი ნივთიერების მოლეკულები. მარტივი მოლეკულები. პირველი პრიმიტიული ცოცხალი ორგანიზმები. გრძელი ძაფის მსგავსი მოლეკულები. "პირველადი ბულიონი". ცოცხალი არსებების ერთ-ერთი მთავარი მახასიათებელია გამრავლების უნარი.

"ბიოქიმიური ევოლუციის ჰიპოთეზა" - პროცესი, რამაც გამოიწვია სიცოცხლის გაჩენა დედამიწაზე. სიცოცხლის წარმოშობა დედამიწაზე. პირველადი ბულიონი. მილერი, სტენლი ლოიდი. ოპარინ-ჰალდანის თეორია. მილერ-ურიის ექსპერიმენტი. სხვადასხვა ასპექტები. სიცოცხლის წარმოშობის პირობები. ჰიპოთეზა A.I. Oparin. Coacervate წვეთები.

მთავარი სტატია: მილერ-ურიის ექსპერიმენტი

ევოლუციის ერთ-ერთი ყველაზე ცნობილი ჰიპოთეზა გამოქვეყნდა მე-20 საუკუნის ოციან წლებში რუსმა მკვლევარმა A.I. Oparin-მა და ბრიტანელმა მკვლევარმა J. Haldane. თეორია აცხადებდა, რომ იმ დროს დედამიწაზე არსებული პირობები ხელს უწყობს ქიმიურ რეაქციებს. რთული ორგანული ნაერთები უნდა სინთეზირებულიყო ატმოსფეროსა და ზღვაში არსებული არაორგანული ნაერთებისგან. საჭირო ენერგია მიეწოდებოდა ძალიან ინტენსიური ულტრაიისფერი გამოსხივებით, რომელიც ადვილად შეაღწია ატმოსფეროში მასში O 2 და O 3 დაბალი შემცველობის გამო.

1953 წელს ეს თეორია დაადასტურეს ქიმიკოსებმა სტენლი მილერმა და ჰაროლდ კ. ურეიმ ძალიან კარგი შედეგებით პირველყოფილი ბულიონის ექსპერიმენტიდან. მათ ექსპერიმენტულად დაამტკიცეს, რომ გარემოს მსგავს გარემოში სავარაუდო პრებიოტიკური პირობებით, გარედან ენერგიის შემოდინებით (ელვა), ამინომჟავები და უფრო მარტივი კარბოქსილის და ცხიმოვანი მჟავები შეიძლება წარმოიშვას არაორგანული ნაერთებისგან (წყალი, მეთანი, ამიაკი და წყალბადი). - ბიომოლეკულების ერთ-ერთი ყველაზე მნიშვნელოვანი სამშენებლო ბლოკი (და მილერის კოლბების შენახული შიგთავსის თანამედროვე კვლევებმა აჩვენა, რომ ისინი შეიცავდნენ უფრო მეტ ამინომჟავას, ვიდრე მილერმა შეძლო იდენტიფიცირება).

მოგვიანებით, უმეტეს შემთხვევაში, პირველყოფილ ბულიონთან უფრო რთულ ექსპერიმენტებში, ექსპერიმენტატორებმა შეძლეს მიეღოთ როგორც ცოცხალი არსების ყველა ყველაზე მნიშვნელოვანი სამშენებლო ელემენტი - ამინომჟავები, ცხიმები, შაქარი, ნუკლეოტიდები - და უფრო რთული ორგანული ნაერთები - პორფინები და იზოპრენოიდები. წყარო არ არის მითითებული 1264 დღე] .

როგორც ბიოქიმიკოსი რობერტ შაპირო აღნიშნავს, მილერის და ურიის მიერ სინთეზირებული ამინომჟავები გაცილებით ნაკლებად რთული მოლეკულებია, ვიდრე ნუკლეოტიდები. 20 ამინომჟავიდან უმარტივესს, რომლებიც ბუნებრივი ცილების ნაწილია, აქვს მხოლოდ ორი ნახშირბადის ატომი, ხოლო 17 ამინომჟავას ერთი და იგივე ნაკრებიდან აქვს ექვსი ან მეტი. მილერის და ურიის მიერ სინთეზირებული ამინომჟავები და სხვა მოლეკულები შეიცავდნენ არაუმეტეს სამი ნახშირბადის ატომს. მაგრამ ნუკლეოტიდები მიიღეს ასეთი ექსპერიმენტების პროცესში მხოლოდ 2009 წელს.

მიუხედავად იმისა, რომ ამან აჩვენა ორგანული მოლეკულების ბუნებრივი წარმოქმნის შესაძლებლობა, ეს შედეგები ზოგჯერ ექვემდებარება კრიტიკულ შეფასებას დღეს. პირველყოფილ ბულიონთან ექსპერიმენტში ვარაუდობდნენ, რომ იმ დროს ატმოსფერო იყო ტუტე, რაც შეესაბამებოდა იმდროინდელ მეცნიერულ კონცეფციებს. დღეს ისინი წარმოიქმნება ატმოსფეროს ოდნავ ტუტე ან თუნდაც ნეიტრალური ბუნებიდან, თუმცა საკითხი ჯერ არ არის საბოლოოდ გადაწყვეტილი და ასევე განიხილება ატმოსფერული პირობების ადგილობრივი ქიმიური გადახრები, მაგალითად, ვულკანების სიახლოვეს. შემდგომმა ექსპერიმენტებმა დაამტკიცა ამ პირობებში ორგანული მოლეკულების გაჩენის შესაძლებლობა, თუნდაც ის, რაც არ აღმოჩნდა პირველ ექსპერიმენტებში, მაგრამ გაცილებით მცირე რაოდენობით. ეს ხშირად ამტკიცებს, რომ ორგანული მოლეკულების წარმოშობამ სხვაგვარად მაინც ითამაშა დამატებითი როლი. ასევე მოცემულია ორგანული ნივთიერების წარმოშობის თეორიები შუა ოკეანის ქედებზე ჰიდროთერმული სავენტილაციო სადინრების სიახლოვეს.

პირველადი ბულიონიდან ორგანული მოლეკულების წარმოშობის წინააღმდეგ არგუმენტი ზოგჯერ მოყვანილია იმით, რომ ექსპერიმენტის დროს მიიღება რაცემატი, ანუ ამინომჟავების L და D ფორმების თანაბარი ნარევი. შესაბამისად, უნდა არსებობდეს ბუნებრივი პროცესი, რომელშიც უპირატესობა ენიჭებოდა ქირალური მოლეკულების კონკრეტულ ვარიანტს. ზოგიერთი კოსმობიოლოგი ამტკიცებს, რომ კოსმოსში ორგანული ნაერთების წარმოშობის დამტკიცება უფრო ადვილია, რადგან, მათი აზრით, ფოტოქიმიური პროცესები წრიულად პოლარიზებული გამოსხივებით, მაგალითად, პულსარებიდან, შეუძლიათ გაანადგურონ მხოლოდ გარკვეული ბრუნვის მოლეკულები. მართლაც, მეტეორიტებში აღმოჩენილ ქირალურ ორგანულ მოლეკულებს შორის, 9%-ით ჭარბობდა ლევოროტორული მოლეკულები. თუმცა, 2001წ ალან საღათელიანიაჩვენა, რომ თვითგამრავლების პეპტიდურ სისტემებს ასევე შეუძლიათ ეფექტურად შეარჩიონ გარკვეული ბრუნვის მოლეკულები რაცემატულ ნარევში, რაც შესაძლებელს ხდის პოლიმერების მიწისზედა წარმოშობას გარკვეული ოპტიკური იზომერებიდან.

სიცოცხლისთვის აუცილებელი მოლეკულები შეიძლება აღმოცენებულიყო ქიმიური რეაქციების დროს დედამიწის განვითარების გარიჟრაჟზე.

4,5 მილიარდი წლის წინ, როდესაც დედამიწა გაჩნდა, ეს იყო ცხელი, უსიცოცხლო ბურთი. დღეს მასზე უხვად გვხვდება ცხოვრების სხვადასხვა ფორმა. ამასთან დაკავშირებით ჩნდება კითხვა: რა ცვლილებები მოხდა ჩვენს პლანეტაზე ჩამოყალიბების მომენტიდან დღემდე და რაც მთავარია, როგორ გაჩნდა მოლეკულები, რომლებიც ქმნიან ცოცხალ ორგანიზმებს უსიცოცხლო დედამიწაზე? 1953 წელს ჩიკაგოს უნივერსიტეტში ჩატარდა ექსპერიმენტი, რომელიც ახლა კლასიკად იქცა. მან აჩვენა მეცნიერებს ამ ფუნდამენტურ კითხვაზე პასუხის გაცემის გზა.

1953 წელს ჰაროლდ ური უკვე ნობელის პრემიის ლაურეატი იყო, სტენლი მილერი კი მხოლოდ მისი კურსდამთავრებული. მილერის ექსპერიმენტის იდეა მარტივი იყო: ნახევრად სარდაფის ლაბორატორიაში, მან რეპროდუცირება მოახდინა ძველი დედამიწის ატმოსფეროში, როგორც მეცნიერებს სჯეროდათ, რომ იყო და გვერდიდან უყურებდა რა ხდებოდა. იურის მხარდაჭერით მან მინის სფერული კოლბიდან და მილებიდან ააწყო მარტივი აპარატურა, რომელშიც აორთქლებული ნივთიერებები ცირკულირებდა დახურულ წრეში, გაცივდა და ხელახლა შედიოდა კოლბაში. მილერმა კოლბა შეავსო გაზებით, რომლებიც ურიისა და რუს ბიოქიმიკოს ალექსანდრე ოპარინს (1894–1980) თვლიდნენ, რომ დედამიწის წარმოქმნის გარიჟრაჟზე ატმოსფეროში იმყოფებოდნენ - წყლის ორთქლი, წყალბადი, მეთანი და ამიაკი. მზის სითბოს სიმულაციისთვის, მილერმა გაათბო კოლბა ბუნსენის სანთურზე და ელვისებური ციმციმის ანალოგის მისაღებად, ორი ელექტროდი ჩასვა მინის მილში. მისი გეგმის მიხედვით, კოლბიდან აორთქლებული მასალა უნდა შესულიყო მილში და ექვემდებარებოდა ელექტრული ნაპერწკლის გამონადენს. ამის შემდეგ მასალა უნდა გაგრილებულიყო და დაბრუნებულიყო კოლბაში, სადაც მთელი ციკლი თავიდან დაიწყო.

სისტემის მუშაობის ორი კვირის შემდეგ, კოლბაში სითხემ დაიწყო მუქი წითელი-ყავისფერი შეფერილობის მიღება. მილერმა გააანალიზა ეს სითხე და აღმოაჩინა მასში ამინომჟავები - ცილების ძირითადი სტრუქტურული ერთეულები. ამან მეცნიერებს მისცა შესაძლებლობა შეესწავლათ სიცოცხლის წარმოშობა ძირითადი ქიმიური პროცესების თვალსაზრისით. 1953 წლიდან, მილერ-ურიის ექსპერიმენტის დახვეწილმა ვერსიებმა, როგორც მას შემდეგ გახდა ცნობილი, წარმოიქმნა ყველა სახის ბიოლოგიური მოლეკულა - მათ შორის კომპლექსური ცილები, რომლებიც აუცილებელია უჯრედული მეტაბოლიზმისთვის და ცხიმოვანი მოლეკულები, რომლებსაც ლიპიდები ეწოდება, რომლებიც ქმნიან უჯრედის მემბრანებს. როგორც ჩანს, იგივე შედეგის მიღება შეიძლებოდა ელექტრული გამონადენის ნაცვლად ენერგიის სხვა წყაროების გამოყენებით - მაგალითად, სითბოს და ულტრაიისფერი გამოსხივების გამოყენებით. ასე რომ, ეჭვგარეშეა, რომ უჯრედის ასაწყობად აუცილებელი ყველა კომპონენტი შეიძლება მიღებულ იქნეს ქიმიურ რეაქციებში, რომლებიც ძველ დროში დედამიწაზე ხდებოდა.

მილერ-ურიის ექსპერიმენტის მნიშვნელობა იმაში მდგომარეობს იმაში, რომ მან აჩვენა, რომ ძველი დედამიწის ატმოსფეროში ელვა რამდენიმე ასეული მილიონი წლის განმავლობაში შეიძლება გამოეწვია ორგანული მოლეკულების წარმოქმნას, რომლებიც წვიმასთან ერთად ცვიოდა „პირველყოფილი წვნიანში“ (იხ. აგრეთვე თეორია ევოლუცია). ამ დრომდე, ამ "ბულიონში" მიმდინარე ამოუცნობმა ქიმიურმა რეაქციებმა შეიძლება გამოიწვიოს პირველი ცოცხალი უჯრედების წარმოქმნა. ბოლო წლებში გაჩნდა სერიოზული კითხვები იმის შესახებ, თუ როგორ განვითარდა ეს მოვლენები, კერძოდ, ეჭვქვეშ დადგა უძველესი დედამიწის ატმოსფეროში ამიაკის არსებობა. გარდა ამისა, შემოთავაზებულია რამდენიმე ალტერნატიული სცენარი, რამაც შეიძლება გამოიწვიოს პირველი უჯრედის ფორმირება, დაწყებული ბიოქიმიური რნმ-ის მოლეკულის ფერმენტული აქტივობიდან ოკეანის სიღრმეში მარტივ ქიმიურ პროცესებამდე. ზოგიერთი მეცნიერი კი ვარაუდობს, რომ სიცოცხლის წარმოშობა რაიმე კავშირშია ახალ მეცნიერებასთან