新浪博客

米勒实验-化学起源说的佐证

2017-10-09 23:38阅读：

http://blog.sina.cn/dpool/blog/u/1708009062

（接上文生命的起源-化学）这里面，标志性的工作，当属米勒在读博士期间的模拟实验。要知道，这是继1828年维勒成功由无机物合成有机物尿素后，又一大进步。米勒的实验进一步显示了基础的生物分子可以经由简单的化学过程合成，并显示早期地球生命起源的第一步是来自无机物并非不可能。
米勒实验-化学起源说的佐证
米勒实验装置
简要介绍下米勒的实验，在这个实验中，一个盛有海水的烧瓶代表原始的海洋，其上部球型空间里含有氢气、氨气、甲烷和水蒸汽等“还原性大气”（远离太阳、历史上可能变化较小的巨行星（如木星和土星等），它们的大气都是没有游离氧（O2）的还原性大气，其主要成分是氢（H2）、氦（He）、甲烷（CH4）和氨（NH3
），由此推测原始地球的大气，大概也是这样的还原性大气。）。米勒先给烧瓶加热，使水蒸汽在管中循环，接着他通过两个电极放电产生电火花，模拟原始天空的闪电，以激发密封装置中的不同气体发生化学反应，而球型空间下部连通的冷凝管让反应后的产物和水蒸汽冷却形成液体，又流回底部的烧瓶，即模拟降雨的过程。经过近一周持续不断的实验和循环之后。米勒分析其化学成分时发现，其中含有包括5种氨基酸和不同有机酸在内的各种新的有机化合物，同时还形成了氰氢酸，而氰氢酸可以合成腺嘌呤，而腺嘌呤是组成核苷酸的基本单位。米勒的实验试图向人们证实，生命起源的第一步，从无机小分子物质形成有机小分子物质，在原始地球的条件下是完全可能实现的。
之后，米勒认为，设想原始地球还原性大气的成分是CH4、N2、微量的NH3和H2O的混合气体更为合理，因为NH3不可能在大气中大量存在，它会溶于海水中。于是他和他的合作者于1972年在上述混合气体中进行火花放电，结果得到35种有机物，其中有10种组成蛋白质的氨基酸，即甘氨酸（440微克）、丙氨酸（790）、缬氨酸（19.5）、亮氨酸（11.3）、异亮氨酸（4.8）、脯氨酸（1.5）、天冬氨酸（34）、谷氨酸（7.7）、丝氨酸（5.0）和苏氨酸（～0.8）。若在分析之前进行水解，还可生成天冬酰胺和谷氨酰胺。若增加H2S，则可生成甲硫氨酸。在CH4、NH3、H2O和H2S混合气体中进行光解作用，可以找到半胱氨酸。对CH4及其它碳氢化合物在高温下进行热解，可以得到苯丙氨酸、酪氨酸和色氨酸。到目前为止，用米勒模拟实验和其它类似实验，已能合成出20种天然氨基酸中的17种；其余三种（赖氨酸、精氨酸和组氨酸）相信在改进技术之后，不久亦能合成。
后来，科学家们仿效米勒的模拟实验，已合成出大量与生命有关的有机分子。例如，有人用紫外线或γ射线照射稀释的甲醛溶液获得了核糖和脱氧核糖（1966）；用紫外线照射HCN获得了腺嘌呤和鸟嘌呤；用丙炔腈、KCN和H2O，在100℃下加热一天得到了胞嘧啶（1966）；将NH3、CH4、H2O与聚磷酸加热到100～140℃获得了尿嘧啶（1961）；将腺嘌呤和核糖的稀溶液与磷酸或乙基偏磷酸盐放在一起，用紫外线照射，可生成腺苷（1977）；将腺苷、乙基偏磷酸盐封入石英玻璃管中用紫外线照射，可产生腺苷酸（A）（1966）。此外，长链脂肪酸也可通过在高压下用γ射线照射乙烯和CO2而获得。可以说，几乎全部的生物小分子，都可以通过模拟原始地球的条件，在实验室内合成。
由此可见，生命中的两种最基本的物质，蛋白质和核酸分子的原料在自然界中确实可以产生，但是如何由这些原料组装成结构高度有序的超分子时，暂时还没有有力的科学试验来佐证，不过我相信在未来这一问题肯定会得以解决。
米勒实验-化学起源说的佐证
米勒实验-化学起源说的佐证

我的更多文章

下载客户端阅读体验更佳

APP专享