В 1953 году мир науки оказался на грани открытия, которое дало экспериментальные доказательства о возникновении жизни на Земле.
Опыты Стэнли Миллера и Гарольда Юри, проведенные в лаборатории университета Чикаго, стали историческим моментом.
Считается, что ответы фундаментальной науки на вопрос о происхождении жизни ведут отсчет именно от этого эксперимента.
И очень долгое время считалось, что тогда, в середине ХХ века, ответы были найдены.
Но вот парадокс: спустя более полувека, эти лабораторные опыты вновь приковали внимание исследователей. И открыли совершенно новые перспективы.
Приготовьтесь. Начинаем краткое, но очень захватывающее путешествие в мир исследований зарождения земной жизни!
====
Понятно, что Миллер и Юри не с перепугу начали свои эксперименты, а строили их на каких-то предпосылках и теориях, которые начали свое развитие еще со времен Аристотеля.
Людям было интересно, как случился абиогенез - превращение неживой природы в живую. То самое зарождение жизни.
А ведь действительно, согласитесь, совершенно ведь непонятно, как и на каком этапе это произошло.
“В ходу” было несколько теорий о происхождении жизни. Но три из них, пожалуй стали самыми широко распространенными. И существовали ДО экспериментов Миллера-Юри.
САМОЗАРОЖДЕНИЕ ЖИЗНИ
Это теория, которая была распространена и признана в Древнем Китае, Вавилоне, Индии и Древнем Египте.
Считается, что идея принадлежит Аристотелю (384-322 гг. до н. э.), который придерживался гипотезы спонтанного зарождения жизни.
Согласно ей, некие “частицы” вещества содержат “активное начало”, которое при подходящих условиях может создать живой организм.
Что ж, в целом Аристотель был прав, когда говорил, что активное начало содержится в оплодотворенном яйце. Но заблуждался, что оно присутствует также в солнечном свете, тине и гниющем мясе.
Впрочем, вы наверняка помните эти положения еще из школьной программы.
Ортодоксальное христианство противостояло подобным взглядам, но идея продолжала существовать где-то на заднем плане познания в течение еще многих веков.
Вплоть до XIX века в научной среде существовало представление о “жизненной силе” - некой всепроникающей субстанции, которая заставляет зарождаться живое из неживого (лягушек — из болота, личинок мух — из мяса, червей — из почвы и т. д.).
Тем не менее, эксперименты Франческо Реди в 1668-м, первые микроскопические исследования Антони ван Левенгука, исследования Луи Пастера в 1860-м внесли серьезные сомнения о правомерности самозарождения жизни.
ТЕОРИЯ СТАЦИОНАРНОГО СОСТОЯНИЯ
Версия, которая утверждает - виды никогда не возникали, они существовали всегда. Это потому, что Земля тоже никогда не возникала, а существовала вечно. Планета всегда была способна поддерживать жизнь, а если и изменялась, то очень незначительно.
В этом контексте у каждого вида есть лишь две возможности - либо изменение численности, либо вымирание.
Не будем вдаваться в подробности, отметим лишь: гипотеза не рассматривается всерьез академической наукой. Это и понятно, поскольку противоречит данным современной астрономии, биологии, палеонтологии.
ТЕОРИЯ “ПЕРВИЧНОГО БУЛЬОНА”
В 1924 году будущий академик Александр Опарин опубликовал статью “Происхождение жизни”, которая в 1938 году была переведена на английский и возродила интерес к теории самозарождения.
Опарин предположил - в растворах высокомолекулярных соединений могут самопроизвольно образовываться зоны повышенной концентрации, которые относительно отделены от внешней среды и могут поддерживать обмен с ней.
Он назвал их коацерватные капли, или просто коацерваты.
Цепочка превращений примерно такая:
1. Звезды и планетные системы возникли из газопылевого вещества. В нем, наряду с металлами и оксидами, содержался водород, аммиак, вода и простейший углеводород метан.
2. На Земле образовался первичный океан (бульон), где производные углеводородов могли подвергаться сложным химическим изменениям и превращениям. Так сформировались необходимые предпосылки для формирования белковых структур.
3. Усложнения молекул привели к формированию углеводов - более сложных органических веществ.
4. Коацеватные капли - следующий шаг на пути формирования белковых тел. Они, согласно теории Опарина, могли образовывать многомолекулярные комплексы либо полимерные молекулы.
В этом первичном бульоне капли могли расти, размножаться, осуществлять обмен веществ. А позже - подвергались естественному отбору, что обеспечило их эволюцию.
Согласитесь - стройно и захватывающе. Только вот долгое время оставалось лишь одной из научных версий происхождения живого, потому что не было подтверждено экспериментально.
Никто и никогда не видел этого первичного бульона. Пока в 1953-м за дело не взялись Миллер и Юри.
В ПОИСКАХ ПЕРВИЧНОГО БУЛЬОНА
Представьте себе - вы находитесь в лаборатории середины XX века, где Гарольд Юри и его молодой аспирант Стэнли Миллер создают миниатюрную модель древней Земли.
В одной колбе - вода, символизирующая океан, а в другой, которая символизирует атмосферу планеты - смесь газов: NH3, CH4, CO2, CO.
Сквозь все это при температуре в +80°С пропускаются электрические разряды, имитирующие молнии.
Удивительно, но в процессе эксперимента в этой системе начинают образовываться сложные молекулы - аминокислоты. А это, если вы помните, - строительные “кирпичики” жизни. Блоки, из которых строятся сложные белковые молекулы.
Аминокислоты будто магическим образом появились из "первичного бульона", подтвердив тем самым гипотезу о возможности зарождения жизни из неживого, из простых химических веществ.
Миллер и Юри опубликовали результаты своей работы в журнале “Science”. Статья, подписанная только именем Стэнли Миллера, стала сенсацией.
Трудно переоценить значимость этих открытий. Согласитесь, научный успех для 23-летнего аспиранта был неимоверным! А теорию Опарина можно было признать состоятельной.
ВОЗРОЖДЕНИЕ ЭКСПЕРИМЕНТОВ С “ПЕРВИЧНЫМ БУЛЬОНОМ”
Неожиданный поворот! Прошло чуть больше полувека, как в 2007 году ученые вновь вернулись к экспериментам. Американский химик Джеффри Бада из Института океанографии Скриппса повторил эксперимент.
Помог случай. Когда лабораторию Миллера нужно было расчистить от “пыльной старины” - обнаружились старые образцы, которые долгое время пролежали на полке.
Ученые проявили к ним интерес и нашли кое-что интересное. Оказалось, Миллер создал гораздо больше, чем считалось ранее.
Начиная с начала 2000-х годов, исследователи изучали архивные пробирки, содержащие образцы материала, собранного в ходе экспериментов Миллера в 1950-х годах.
С помощью современного аналитического оборудования они обнаружили не 5 аминокислот, о которых Миллер сообщил в своих работах, а целых 20.
Это, между прочим, существенно. Потому что эти “дополнительные” молекулы способны дать информацию, как именно условиях ранней Земли могли образовываться сложные органические вещества.
Вы только представьте: исследования, которые оставались в тени, спустя десятилетия дали новые основания к разгадке появления жизни!
Любопытно, что Миллер в своих опытах использовал цианамид (CH2N2) - вещество, производное синильной кислоты.
Этот факт открыл новые перспективы в понимании, как могут формироваться биологически активные молекулы.
НОВОЕ ПРОЧТЕНИЕ УСЛОВИЙ РАННЕЙ ЗЕМЛИ
Научные исследования, как известно, не стоят на месте. В последние десятилетия появилась новая информация о составе атмосферы ранней Земли.
Оказалось, что углекислый газ и азот, 4,5 млрд лет назад были более распространены, чем метан и аммиак, которые использовались как основные в экспериментах Миллера.
Ученые продолжают модифицировать протокол Миллера-Юри, чтобы проверить новые идеи о том, какие химические реакции в примитивных земных условиях могли привести к зарождению жизни.
Ставьте 👍, делитесь публикацией и не забудьте оставить свое мнение в комментариях - так еще больше людей сможет узнать как ученые проверяют гипотезы зарождения жизни на Земле
Не забудьте подписаться на канал - наши читатели узнаю́т больше, когда вникают в Суть явлений
