Повтор знаменитого эксперимента по происхождению жизни раскрывает важные детали, упущенные за десятилетия
Эксперимент Миллера-Юри показал, что условия ранней Земли можно смоделировать в стеклянной колбе. Новое исследование показало, что сама колба играла недооцененную, хотя и слишком большую роль.
Полная стенограмма
Сара Витак: Это 60- секундная наука журнала Scientific American. Я Сара Витак.
Вопрос о том, как возникла жизнь, занимал людей на протяжении тысячелетий. Сейчас преобладающая теория состоит в том, что на очень изменчивой ранней Земле молния ударила в богатые минералами воды. И что энергия от ударов молнии превратила эти минералы в строительные блоки жизни: органические соединения, такие как аминокислоты. То, что мы часто называем «исконным супом».
Широкое признание этой теории во многом связано с очень известным экспериментом Миллера-Юри. В какой-то момент вы наверняка сталкивались с этим в учебниках естествознания - но чтобы освежить память: в 1952 году Стэнли Миллер и Гарольд Юри смоделировали условия ранней Земли, запечатав воду, метан, аммиак и водород в стеклянной колбе. Затем к смеси приложили электрические искры. Чудом в этой бурлящей смеси появились аминокислоты. Это было большое дело.
Но недавно группа исследователей поняла, что - как и тот первый первобытный суп в чаше с Землей - емкость эксперимента сыграла недооцененную роль. Возможно, это также было критически важно для создания органических строительных блоков внутри их лабораторного супа.
Я разговаривал с кем-то из команды.
Саладино: Я Раффаэле Саладино из Университета Тушии в Италии.
Витак: Тогда, как и сегодня, когда исследователь отправляется на эксперимент, часто первое, что он делает, - это достает стеклянную посуду. Ну, на самом деле сегодня мы тоже используем много пластика.
Саладино: Но 20 лет назад в лаборатории были только стеклянные емкости, потому что в сознании исследователя стекло инертно.
Витак: Он сказал инертный , имея в виду, что он не вступает в реакцию с химическими веществами, которые вы в него кладете. Но на самом деле это не всегда так.
Большая часть времени стекла является довольно инертным. Когда вы запекаете из пирекса (который сделан из боросиликатного стекла, из такого же стекла делают большинство лабораторной посуды), посуда не входит в ваши пирожные. Но когда вы запекаете, все, что находится на сковороде, обычно представляет собой в основном воду, поэтому ее pH будет около 7.
Но pH эксперимента Миллера-Юри намного выше. В первоначальных экспериментах они использовали более щелочной или щелочной pH 8,7.
Саладино: Почему щелочная среда является важной темой? Поскольку в щелочных условиях на боросиликат можно воздействовать через жалюзи в меню реакции, он не инертен, он стал реагентом.
Витак: Фактически, это было действительно замечено Миллером в его первоначальных экспериментах - щелочные условия заставляли кремнезем растворяться. Но его омрачило открытие синтеза органических соединений. И по мере того, как будущие исследователи продолжали работать, они упустили этот момент в заметках Миллера.
Саладино: Внимание было сосредоточено на изменении атмосферы, изменении энергии, интенсивности и модификации аналитических инструментов.
Витак: А о роли кремнезема совсем забыли.
Команда доктора Саладино хотела посмотреть, влияет ли стекло на реакцию. Чтобы проверить это, они установили три разные версии исходного эксперимента, в которых все было одинаково, за исключением контейнеров. Для сравнения они выбрали тефлон, который не растворяется в щелочном растворе, как стекло.
Саладино: В эксперименте есть только стекло, в эксперименте - только тефлон, а в середине есть эксперимент с тефлоном с добавленными внутрь кусочками стекла.
Витак: Затем они использовали метод, называемый масс-спектрометрией, чтобы проанализировать, что дает каждая реакция. Масс-спектрометрия отлично подходит для выяснения того, какие молекулы входят в сложную смесь.
Они обнаружили, что тефлон производит очень мало органических соединений. В тефлоне с кусочками стекла было больше соединений. Но стеклянный контейнер, безусловно, создал наибольшее количество и наибольшее разнообразие органических молекул.
Механизм того, как именно кремнезем помогает катализировать реакцию, еще не ясен, но очень ясно.
Тогда возникает очевидный вопрос: был ли кремнезем доступным в среде ранней Земли?
Саладино: вода не находится во взвешенном состоянии в вакууме. Нет? Вода находится в геохимии, она окружена минералами. Боросиликат и кремнезем - самые распространенные минералы, окружающие воду.
Витак: У команды есть две следующие основные цели. Во-первых, попытаться обновить эксперимент, чтобы более точно смоделировать количество кремнезема, которое было доступно на ранней Земле.
Во-вторых, они хотят попробовать заменить кремнезем внеземными минералами, такими как кусочки метеорита или камни с других планет. Помимо того, что это очень круто, это может дать более конкретное представление о том, как искать жизнь в космосе.
Но здесь, на Земле, приближение на один шаг к полному пониманию того, почему мы существуем, приносит гораздо большее удовлетворение. Даже спустя почти 70 лет ключевое открытие в нашей сложной истории происхождения все еще несет в себе новые откровения. Как пишут авторы в статье: «Роль горных пород была скрыта в стенках реакторов».
на фото: Стэнли Миллер, используя оригинальное лабораторное оборудование, воссоздает эксперимент Миллера-Юри 1980-х годов.
