यूरी अनुभव। स्टेनली मिलर के पुराने प्रयोग के नए परिणाम

ज्वालामुखीय उत्सर्जन और बिजली का निर्वहन विभिन्न जैविक अणुओं के सहज संश्लेषण के लिए स्थितियां हैं। आइसलैंड में ज्वालामुखी विस्फोट की तस्वीर www.thunderbolts.info से स्टेनली मिलर के अनुयायी, जिन्होंने 50 के दशक में पृथ्वी के प्राथमिक वातावरण में कार्बनिक पदार्थों के संश्लेषण का अनुकरण करने के लिए प्रसिद्ध प्रयोग किए, फिर से पुराने प्रयोगों के परिणामों की ओर मुड़ गए। उन्होंने नवीनतम विधियों का उपयोग करके उन वर्षों से बची हुई सामग्रियों का अध्ययन किया। यह पता चला कि वाष्प-गैस मिश्रण के ज्वालामुखी उत्सर्जन का अनुकरण करने वाले प्रयोगों में, अमीनो एसिड और अन्य कार्बनिक यौगिकों की एक विस्तृत श्रृंखला को संश्लेषित किया गया था। उनकी विविधता 50 के दशक की तुलना में अधिक थी। यह परिणाम प्राथमिक मैक्रोमोलेक्यूलर ऑर्गेनिक्स के संश्लेषण और संचय की स्थितियों पर आधुनिक शोधकर्ताओं का ध्यान केंद्रित करता है: विस्फोट के क्षेत्रों में संश्लेषण को सक्रिय किया जा सकता है, और ज्वालामुखीय राख और टफ जैविक अणुओं का भंडार बन सकता है। मई 1953 में, विद्युत निर्वहन की क्रिया के तहत मीथेन, अमोनिया और हाइड्रोजन से मैक्रोमोलेक्यूलर यौगिकों के संश्लेषण पर एक प्रसिद्ध प्रयोग के परिणाम साइंस (स्टेनली एल। मिलर देखें। संभावित आदिम पृथ्वी के तहत अमीनो एसिड का उत्पादन देखें) में प्रकाशित हुए थे। शर्तें (पीडीएफ, 690 केबी) // विज्ञान 1953। वी। 117। पी। 528)। प्रायोगिक सेटअप फ्लास्क की एक प्रणाली थी जिसमें जल वाष्प परिचालित होता था। टंगस्टन इलेक्ट्रोड पर एक बड़े फ्लास्क में एक विद्युत निर्वहन उत्पन्न हुआ। प्रयोग एक सप्ताह तक चला, जिसके बाद फ्लास्क में पानी पीले-भूरे रंग का हो गया और तैलीय हो गया। बाएं: गर्म भाप में विद्युत निर्वहन के प्रयोगों के लिए स्टेनली मिलर का उपकरण। दाएं: उपकरण आरेख। नोजल के माध्यम से भाप उत्सर्जन को ज्वालामुखी विस्फोट के दौरान वाष्प-गैस के मिश्रण का अनुकरण करना चाहिए। साइंस मिलर में चर्चा किए गए लेखों की छवियों ने पेपर क्रोमैटोग्राफी का उपयोग करके ऑर्गेनिक्स की संरचना का विश्लेषण किया, एक विधि जो अभी जीवविज्ञानी और रसायनज्ञों द्वारा उपयोग में आई थी। मिलर ने घोल में ग्लाइसिन, ऐलेनिन और अन्य अमीनो एसिड पाए। उसी समय, इसी तरह के प्रयोग केनेथ अल्फ्रेड वाइल्ड द्वारा किए गए थे (देखें केनेथ ए। वाइल्ड, ब्रूनो जे। ज़्वोलिंस्की, रैनसम बी। पार्लिन। एक उच्च-आवृत्ति इलेक्ट्रिक आर्क में CO2-H2O मिश्रण में होने वाली प्रतिक्रिया (पीडीएफ, 380) Kb) // विज्ञान। 10 जुलाई 1953। वी। 118। पी। 43-44) इस अंतर के साथ कि कम करने वाले गुणों वाली गैसों के मिश्रण के बजाय, फ्लास्क में कार्बन डाइऑक्साइड होता है - एक ऑक्सीकरण एजेंट। मिलर के विपरीत, वाइल्ड को कोई सार्थक परिणाम नहीं मिला। मिलर और उसके बाद कई वैज्ञानिक पृथ्वी के अस्तित्व की शुरुआत में एक ऑक्सीकरण वातावरण के बजाय एक कम करने से आगे बढ़े। उनके तर्क की तार्किक शृंखला इस प्रकार थी: हम उन स्थितियों पर खड़े हैं जिनसे पृथ्वी पर जीवन की उत्पत्ति हुई; इसके लिए कार्बनिक पदार्थों की आवश्यकता थी; वे स्थलीय संश्लेषण के उत्पाद रहे होंगे; यदि संश्लेषण कम करने वाले वातावरण में आगे बढ़ता है, लेकिन ऑक्सीकरण में आगे नहीं बढ़ता है, तो प्राथमिक वातावरण कम हो रहा था। प्रारंभिक पृथ्वी पर घटते हुए वातावरण की परिकल्पना के अलावा, मिलर के प्रयोग सरल घटकों से आवश्यक जैविक अणुओं के सहज संश्लेषण की मौलिक संभावना को भी साबित करते हैं। जुआन ओरो के प्रयोग के बाद इस परिकल्पना को गंभीर समर्थन मिला, जिन्होंने 1961 में मिलर की स्थापना में हाइड्रोसायनिक एसिड की शुरुआत की और न्यूक्लियोटाइड एडेनिन प्राप्त किया - डीएनए और आरएनए अणुओं के चार आधारों में से एक। न्यूक्लियोटाइड्स और अमीनो एसिड सहित उच्च-आणविक जीवों के सहज संश्लेषण की संभावना, ओपेरिन के मौलिक सूप में जीवन की सहज पीढ़ी के सिद्धांत के लिए एक शक्तिशाली समर्थन बन गई। इन प्रयोगों के बाद एक पूरा जैविक युग बीत चुका है। आदिम सूप के सिद्धांत के प्रति दृष्टिकोण अधिक सावधान हो गया। पिछली आधी सदी से, वैज्ञानिक चिरल अणुओं के चयनात्मक संश्लेषण के लिए एक तंत्र के साथ आने में असमर्थ रहे हैं निर्जीव प्रकृतिऔर जीवित जीवों में इस तंत्र की विरासत। प्रारंभिक पृथ्वी पर एक पुनर्स्थापनात्मक वातावरण के विचार की भी कड़ी आलोचना की गई थी। मुख्य प्रश्न का कोई हल नहीं था: निर्जीव अणुओं से स्व-प्रजनन करने वाला जीव कैसे विकसित हुआ? जीवन की अलौकिक उत्पत्ति के सिद्धांत के लिए तर्क थे। हालांकि, में पिछले साल कावैज्ञानिकों ने अकार्बनिक पदार्थ से जीवन की उत्पत्ति के सिद्धांत को विकसित करने में ठोस सफलता हासिल की है। इस दिशा में मुख्य उपलब्धियां हैं, सबसे पहले, जैव-जैविक उत्प्रेरण के विकास में आरएनए की भूमिका की खोज; आरएनए दुनिया का सिद्धांत हमें इस सवाल के जवाब के करीब लाता है कि निर्जीव कार्बनिक पदार्थों से जीवित प्रणालियां कैसे विकसित हुईं। दूसरे, उच्च आणविक कार्बनिक संश्लेषण की प्रतिक्रियाओं में अकार्बनिक प्राकृतिक खनिजों के उत्प्रेरक कार्यों की खोज, जीवित चीजों के चयापचय में धातु के पिंजरों की सबसे महत्वपूर्ण भूमिका का प्रमाण है। तीसरा, प्राकृतिक स्थलीय परिस्थितियों में चिरल आइसोमर्स के चयनात्मक संश्लेषण का प्रमाण (देखें, उदाहरण के लिए, कार्बनिक अणुओं को प्राप्त करने की एक नई विधि की खोज की गई है, तत्व, 06.10.2008)। दूसरे शब्दों में, जीवोत्पत्ति के सिद्धांत को नए आधार मिले। इस दृष्टिकोण से, मिलर के पुराने प्रयोगों से बची हुई सामग्रियों की पुन: परीक्षा के परिणाम, जो अजीब तरह से पर्याप्त थे, अभी भी उनकी प्रयोगशाला में सीलबंद फ्लास्क में रखे गए थे, रुचि के हैं। 1950 के दशक में, स्टेनली मिलर ने तीन प्रयोगों की स्थापना की, जो अनुकरणीय थे विभिन्न विकल्पजीवन की उत्पत्ति के लिए शर्तें। उनमें से सबसे प्रसिद्ध, सभी स्कूली पाठ्यपुस्तकों में शामिल है, जैव-अणुओं का निर्माण है जब एक जोड़ी के माध्यम से विद्युत निर्वहन पारित किया जाता है। फ्लास्क ने गरज के साथ समुद्र के ऊपर पानी के वाष्पीकरण की स्थितियों का अनुकरण किया। दूसरा गैसों के कमजोर आयनीकरण के साथ बायोमोलेक्यूल्स का निर्माण है - तथाकथित शांत निर्वहन के साथ। यह प्रारंभिक पृथ्वी के आयनित, भाप से भरे वातावरण का एक मॉडल था। तीसरे प्रयोग में, शक्तिशाली जेट के रूप में फ्लास्क में प्रवेश करते हुए, उच्च दबाव में भाप की आपूर्ति की गई, जिसके माध्यम से विद्युत निर्वहन पारित किया गया, जैसा कि पहले मामले में था। इस मामले ने ज्वालामुखी विस्फोट और गर्म ज्वालामुखीय एरोसोल के उत्पादन का अनुकरण किया। जीवविज्ञानी केवल पहले, सबसे सफल प्रयोग के परिणामों पर भरोसा करते थे, क्योंकि शेष दो प्रयोगों में थोड़ा कार्बनिक पदार्थ संश्लेषित किया गया था और अमीनो एसिड और अन्य यौगिकों की विविधता छोटी थी। भाप उत्सर्जन के साथ मिलर के प्रयोग के विश्लेषण के नए परिणाम। मिलर द्वारा नहीं पाए जाने वाले अमीनो एसिड को रेखांकित किया गया है। अमीनो एसिड पदनाम मानक हैं। चावल। विज्ञान में चर्चा के तहत लेख से मिलर ज्वालामुखी स्पार्क डिस्चार्ज प्रयोग 2007 में मिलर की मृत्यु के बाद इन सामग्रियों की पुन: परीक्षा अमेरिका और मैक्सिको के विशेषज्ञों द्वारा की गई - इंडियाना विश्वविद्यालय (ब्लूमिंगटन), कार्नेगी इंस्टीट्यूशन (वाशिंगटन), अनुसंधान विभाग से सौर प्रणालीकेंद्र अंतरिक्ष यात्राएंगोडार्ड (ग्रीनबेल्ट), स्क्रिप्स इंस्टीट्यूशन ऑफ ओशनोग्राफी (ला जोला, कैलिफोर्निया) और स्वतंत्र मैक्सिकन विश्वविद्यालय (मेक्सिको सिटी)। उनके निपटान में 11 फ्लास्क थे, जिन्हें मिलर द्वारा उचित रूप से लेबल किया गया था। उन सभी में तीसरे प्रयोग से सूखे पदार्थ शामिल थे, जो कि ज्वालामुखी विस्फोट का अनुकरण करता था। वैज्ञानिकों ने अवक्षेप को आसुत जल से पतला किया और मिश्रण का विश्लेषण किया, अब उच्च प्रदर्शन तरल क्रोमैटोग्राफी और मास स्पेक्ट्रोमेट्री का उपयोग कर रहे हैं। आधुनिक तरीकों ने "जैविक" अणुओं की एक उच्च विविधता का खुलासा किया है। यह पहले प्रयोग की तुलना में भी अधिक निकला। जाहिर है, पेपर क्रोमैटोग्राफी विधियां तरल क्रोमैटोग्राफी की तुलना में कम संवेदनशील होती हैं, इसलिए अब उन यौगिकों की भी पहचान की गई है जो कम सांद्रता में मौजूद थे। पुराने अनुभव के नए परिणामों को स्पष्ट रूप से जैव रसायनविदों, सूक्ष्म जीवविज्ञानी और ज्वालामुखीविदों द्वारा ध्यान में रखा जाएगा। ज्वालामुखी उत्सर्जन एरोसोल होते हैं, जिसमें 96-98% पानी होता है और इसमें अमोनिया, नाइट्रोजन, कार्बन मोनोऑक्साइड, मीथेन होता है। ज्वालामुखीय उत्सर्जन में हमेशा धातु के यौगिकों - लोहा, मैंगनीज, तांबा, जस्ता, निकल, आदि की उच्च सांद्रता होती है, जो जीवित प्रणालियों में एंजाइमी प्रतिक्रियाओं में शामिल होते हैं। ज्वालामुखीय राख और टफ, जैसा कि कई प्रयोगों द्वारा दिखाया गया है, अवायवीय और एरोबिक माइक्रोफ्लोरा दोनों के विकास को प्रोत्साहित करते हैं। साथ ही, खेती के माध्यम में विभिन्न महत्वपूर्ण तत्वों को जोड़ने की भी आवश्यकता नहीं है - बैक्टीरिया स्वयं उन्हें इससे निकाल लेंगे। वी प्राचीन कालअतिरिक्त कार्बनिक संश्लेषण परोक्ष रूप से आग्नेय सबस्ट्रेट्स पर जीवन के विकास को बढ़ावा दे सकते हैं। इसके अलावा, एरोसोल का रसायन विज्ञान एक खराब अध्ययन वाला क्षेत्र है, इसलिए उच्च आणविक जैविक अणुओं के एरोसोल संश्लेषण का परिणाम सभी अधिक दिलचस्प है। इस अर्थ में, पार्थिव जीवन की उत्पत्ति की समस्या की चर्चा में रसायनज्ञ और ज्वालामुखीविद महत्वपूर्ण योगदान दे सकते हैं। रिपोर्ट के लेखक ध्यान दें कि प्रारंभिक पृथ्वी के घटते वातावरण का संस्करण अब संदेह में है। हालाँकि, ज्वालामुखी विस्फोट और गरज पृथ्वी पर एक निरंतर घटना है, प्राचीन काल में दोनों की तीव्रता संभवतः की तुलना में अधिक थी आधुनिक दुनिया. इसलिए, आर्कियन और प्रोटेरोज़ोइक पृथ्वी पर जो भी वातावरण है, ज्वालामुखी विस्फोट हमेशा जैविक अणुओं के संश्लेषण के लिए स्थितियां पैदा करते हैं। स्रोत: 1) एडम पी। जॉनसन, एच। जेम्स क्लीव्स, जेसन पी। ड्वर्किन, डैनियल पी। ग्लैविन, एंटोनियो लाज़कैनो, जेफरी एल। बड़ा। मिलर ज्वालामुखी स्पार्क डिस्चार्ज प्रयोग // विज्ञान। 17 अक्टूबर, 2008। वी। 322। पी। 404। डीओआई: 10.1126 / विज्ञान। 1161527। 2) जेफरी एल. बड़ा, एंटोनियो लाज़कानो। प्रीबायोटिक सूप-रिविजिटिंग द मिलर एक्सपेरिमेंट // साइंस। 2 मई, 2003। वी। 300। पी। 745-746। डीओआई: 10.1126/विज्ञान.1085145. यह भी देखें: वीएन परमोन। जीवन के उद्भव के सिद्धांत में नया, "रसायन विज्ञान और जीवन" नंबर 5, 2005। ऐलेना नैमार्क

मिलर-उरे प्रयोग एक प्रसिद्ध क्लासिक प्रयोग है जो रासायनिक विकास की संभावना का परीक्षण करने के लिए प्रारंभिक पृथ्वी में काल्पनिक स्थितियों का अनुकरण करता है। 1953 में स्टेनली मिलर और हेरोल्ड उरे द्वारा आयोजित। प्रयोग के लिए डिज़ाइन किए गए उपकरण में प्रारंभिक पृथ्वी के वातावरण की संरचना के बारे में तत्कालीन विचारों के अनुरूप गैसों का मिश्रण और इसके माध्यम से विद्युत निर्वहन शामिल थे।

मिलर-उरे प्रयोग पृथ्वी पर जीवन की उत्पत्ति के अध्ययन में सबसे महत्वपूर्ण प्रयोगों में से एक माना जाता है। प्राथमिक विश्लेषण ने अंतिम मिश्रण में 5 अमीनो एसिड की उपस्थिति को दिखाया। हालांकि, 2008 में प्रकाशित एक अधिक सटीक पुनर्विश्लेषण से पता चला कि प्रयोग के परिणामस्वरूप 22 अमीनो एसिड का निर्माण हुआ।

प्रयोग का विवरण

इकट्ठे उपकरण में एक चक्र में कांच की नलियों से जुड़े दो फ्लास्क शामिल थे। सिस्टम को भरने वाली गैस मीथेन (सीएच 4), अमोनिया (एनएच 3), हाइड्रोजन (एच 2) और कार्बन मोनोऑक्साइड (सीओ) का मिश्रण थी। एक फ्लास्क पानी से आधा भरा हुआ था, जो गर्म होने पर वाष्पित हो गया और जल वाष्प ऊपरी फ्लास्क में गिर गया, जहां प्रारंभिक पृथ्वी पर बिजली के निर्वहन की नकल करते हुए, इलेक्ट्रोड का उपयोग करके विद्युत निर्वहन लागू किया गया था। एक ठंडा ट्यूब के माध्यम से, संघनित वाष्प निरंतर परिसंचरण प्रदान करते हुए, निचले फ्लास्क में लौट आया।

एक सप्ताह तक लगातार साइकिल चलाने के बाद, मिलर और उरे ने पाया कि 10-15% कार्बन जैविक रूप में चला गया था। लगभग 2% कार्बन अमीनो एसिड के रूप में निकला, जिसमें ग्लाइसिन इनमें से सबसे प्रचुर मात्रा में है। शर्करा, लिपिड और न्यूक्लिक एसिड के अग्रदूत भी पाए गए हैं। यह प्रयोग 1953-1954 में कई बार दोहराया गया। मिलर ने तंत्र के दो संस्करणों का इस्तेमाल किया, जिनमें से एक तथाकथित। "ज्वालामुखी", ट्यूब में एक निश्चित कसना था, जिसके कारण डिस्चार्ज फ्लास्क के माध्यम से जल वाष्प का त्वरित प्रवाह हुआ, जो उनकी राय में, बेहतर नकली ज्वालामुखी गतिविधि है। दिलचस्प बात यह है कि 50 साल बाद प्रोफेसर और उनके पूर्व सहयोगी जेफरी एल. बडा द्वारा मिलर के नमूनों का पुनर्विश्लेषण किया गया। आधुनिक तरीकेअनुसंधान, "ज्वालामुखी" तंत्र के नमूनों में 22 अमीनो एसिड पाए गए, जो कि पहले की तुलना में बहुत अधिक है।

मिलर और उरे ने पृथ्वी के वायुमंडल की संभावित संरचना के बारे में 1950 के दशक के विचारों पर अपने प्रयोग आधारित किए। अपने प्रयोगों के बाद, कई शोधकर्ताओं ने विभिन्न संशोधनों में इसी तरह के प्रयोग किए। यह दिखाया गया था कि प्रक्रिया की स्थितियों और गैस मिश्रण की संरचना में भी छोटे बदलाव (उदाहरण के लिए, नाइट्रोजन या ऑक्सीजन के अलावा) परिणामी कार्बनिक अणुओं और उनके संश्लेषण की प्रक्रिया की दक्षता दोनों में बहुत महत्वपूर्ण बदलाव ला सकते हैं। . वर्तमान में, पृथ्वी के प्राथमिक वातावरण की संभावित संरचना का प्रश्न खुला रहता है। हालांकि, यह माना जाता है कि उस समय की उच्च ज्वालामुखी गतिविधि ने कार्बन डाइऑक्साइड (सीओ 2), नाइट्रोजन, हाइड्रोजन सल्फाइड (एच 2 एस), सल्फर डाइऑक्साइड (एसओ 2) जैसे घटकों की रिहाई में भी योगदान दिया।

प्रयोग के निष्कर्षों की आलोचना

इस प्रयोग के आधार पर किए गए रासायनिक विकास की संभावना के बारे में निष्कर्ष की आलोचना की जाती है।

जैसा कि यह स्पष्ट हो जाता है, आलोचकों के मुख्य तर्कों में से एक संश्लेषित अमीनो एसिड में एकल चिरायता की कमी है। वास्तव में, प्राप्त अमीनो एसिड स्टीरियोइसोमर्स का लगभग समान मिश्रण था, जबकि जैविक मूल के अमीनो एसिड के लिए, जो कि प्रोटीन का हिस्सा हैं, स्टीरियोइसोमर्स में से एक की प्रबलता काफी विशेषता है। इस कारण से, परिणामी मिश्रण से सीधे जीवन में अंतर्निहित जटिल कार्बनिक पदार्थों का आगे संश्लेषण मुश्किल है। आलोचकों के अनुसार, हालांकि सबसे महत्वपूर्ण कार्बनिक पदार्थों के संश्लेषण को स्पष्ट रूप से प्रदर्शित किया गया है, इस अनुभव से सीधे प्राप्त रासायनिक विकास की संभावना के बारे में दूरगामी निष्कर्ष पूरी तरह से उचित नहीं है।

बहुत बाद में, 2001 में, एलन सगाटेलियन ने दिखाया कि स्व-प्रतिकृति पेप्टाइड सिस्टम एक रेसमिक मिश्रण में एक निश्चित रोटेशन के अणुओं को प्रभावी ढंग से बढ़ाने में सक्षम थे, इस प्रकार यह दिखाते हुए कि स्टीरियोइसोमर्स में से एक की प्रबलता स्वाभाविक रूप से उत्पन्न हो सकती है। इसके अलावा, यह दिखाया गया है कि पारंपरिक रासायनिक प्रतिक्रियाओं में चिरायता की सहज घटना की संभावना है, और वैकल्पिक रूप से सक्रिय उत्प्रेरक की उपस्थिति में हाइड्रोकार्बन और अमीनो एसिड सहित कई स्टीरियोइसोमर्स को संश्लेषित करने के तरीके भी ज्ञात हैं। हालांकि, इस प्रयोग में सीधे तौर पर ऐसा कुछ भी स्पष्ट रूप से नहीं हुआ।

वे अन्य तरीकों से चिरायता की समस्या को हल करने का प्रयास करते हैं, विशेष रूप से, उल्कापिंडों द्वारा कार्बनिक पदार्थों की शुरूआत के सिद्धांत के माध्यम से।

बायोकेमिस्ट रॉबर्ट शापिरो ने बताया कि मिलर और उरे द्वारा संश्लेषित अमीनो एसिड न्यूक्लियोटाइड की तुलना में बहुत कम जटिल अणु हैं। उन 20 अमीनो एसिड में से सबसे सरल जो प्राकृतिक प्रोटीन का हिस्सा हैं, उनमें केवल दो कार्बन परमाणु होते हैं, और एक ही सेट से 17 अमीनो एसिड में छह या अधिक होते हैं। मिलर और उरे द्वारा संश्लेषित अमीनो एसिड और अन्य अणुओं में तीन से अधिक कार्बन परमाणु नहीं थे। और इस तरह के प्रयोगों की प्रक्रिया में न्यूक्लियोटाइड कभी भी नहीं बने थे।

मास्को, 21 जनवरी - रिया नोवोस्ती।अमेरिकी जीवविज्ञानियों ने 20 वीं शताब्दी के मध्य के सबसे प्रसिद्ध प्रयोगों में से एक को सफलतापूर्वक दोहराया है, तथाकथित मिलर-उरे प्रयोग, और एक लंबे रासायनिक विकास के दौरान सबसे सरल अकार्बनिक यौगिकों से कई प्राथमिक अमीनो एसिड के एक सेट को सफलतापूर्वक बनाया है। जोव पत्रिका में प्रकाशित एक लेख।

अटलांटा (यूएसए) में जॉर्जिया इंस्टीट्यूट ऑफ टेक्नोलॉजी के एरिक पार्कर और उनके सहयोगियों ने दुनिया के दो प्रसिद्ध जैव रसायनविदों - स्टेनली मिलर और हेरोल्ड उरे के नक्शेकदम पर चलते हुए, पृथ्वी पर कार्बनिक पदार्थों के रासायनिक विकास में एक महत्वपूर्ण चरण को दोहराने की कोशिश की। .

1950 के दशक के मध्य में, मिलर और उरे ने प्रयोगात्मक रूप से जीवन की उत्पत्ति की एबियोजेनेटिक परिकल्पना की सच्चाई का परीक्षण और पुष्टि की, जिसकी नींव 1922 में रूसी जीवविज्ञानी अलेक्जेंडर ओपरिन द्वारा तैयार की गई थी।

मिलर और उरे ने पानी, अमोनिया, कार्बन मोनोऑक्साइड और मीथेन जैसे सरल यौगिकों से अमीनो एसिड बनाने की कोशिश की, जो प्रारंभिक पृथ्वी पर प्रचलित स्थितियों को फिर से बनाते हैं। ऐसा करने के लिए, उन्होंने इन पदार्थों के साथ "प्राथमिक शोरबा" को गर्म किया और भाप को एक फ्लास्क के माध्यम से पारित किया जिसमें इलेक्ट्रोड डाले गए थे, और फिर इसे ठंडा कर दिया। कुछ समय बाद, इस "सिरप" में अमीनो एसिड दिखाई देने लगे।

बाद के वर्षों में, वैज्ञानिकों ने बार-बार मिलर-उरे प्रयोग को दोहराया, लेकिन उनके द्वारा उपयोग की जाने वाली प्रक्रियाएं उनके परिणामों को पूरी तरह से सत्यापित करने के लिए बहुत जटिल और भ्रमित करने वाली थीं। लेख के लेखकों ने मिलर और उरे के प्रयोग के विवरण का अध्ययन किया, इसे सरल बनाया और एक वीडियो तैयार किया जिसमें बताया गया कि प्रयोग कैसे किया जाए।

"हमारे नतीजे बताते हैं कि अमीनो एसिड, जीवन के निर्माण खंड, प्रारंभिक पृथ्वी पर प्रचलित परिस्थितियों में बना सकते हैं। मिलर ने इस प्रयोग को दोहराने के लिए नहीं बुलाया क्योंकि उनका प्रयोगात्मक सेटअप विस्फोट हो सकता था। यदि आप विवरण पढ़ते हैं उसकी कार्यप्रणाली, तो यह पूरी तरह से स्पष्ट नहीं होगा कि प्रयोग कैसे किया गया था। इसलिए, हमने रुचि रखने वाले सहयोगियों के लिए प्रयोग करने के लिए एक सुरक्षित पद्धति तैयार की है, "पार्कर का निष्कर्ष है।

पृथ्वी पर जीवन की उत्पत्ति सबसे रोमांचक रहस्यों में से एक है आधुनिक विज्ञान. प्रश्न के लिए क्योंयह जीवन अंततः उत्पन्न हुआ, इसका उत्तर, जाहिरा तौर पर, खगोल भौतिकीविदों को जवाब देना है। रसायनज्ञ पहले सरलतम बायोजेनिक अणुओं के प्राकृतिक संश्लेषण की प्रक्रिया के बारे में बताने में सक्षम हैं।

यह कहने योग्य है कि पृथ्वी पर जीवन के अणुओं के पहले चरणों की परिकल्पना नियमित रूप से प्रकट होती है। कुछ चिंता स्व-संगठन प्रक्रियाएं, अन्य लोग बल्कि विवादास्पद शोषण कर रहे हैं प्राकृतिक साक्ष्यआदि। इस बीच, गैलीलियो के समय से ही प्रयोग वैज्ञानिक का मुख्य हथियार बना हुआ है।

सांसारिक परिस्थितियों को फिर से बनाने के लिए एक प्रयोग, जिसके कारण पहले कार्बनिक अणुओं का संश्लेषण हुआ, जो अंततः ब्रह्मांड के निर्माण खंड बन गए, आधी सदी से भी पहले का मंचन किया गया था। हम आज केवल इसके कुछ परिणामों के बारे में ही जान पाए।

प्रकाशनजर्नल में विज्ञान उन आंकड़ों का वर्णन करता है जो 50 साल से अधिक समय पहले वैज्ञानिकों से दूर थे।

फिर नोबेल पुरस्कार विजेता हेरोल्ड उरे, जिन्होंने भारी पानी की खोज के लिए एक प्रतिष्ठित पुरस्कार प्राप्त किया और बाद में कॉस्मोकेमिस्ट्री की समस्याओं में दिलचस्पी ली, ने अपने एक वार्ड, स्टेनली मिलर को एक प्रागैतिहासिक अजैविक सूप के सिद्धांत से प्रेरित किया, जिसके तहत, बाहरी कारकों के प्रभाव से, पहले कार्बनिक अणु प्राप्त हुए थे।

शिकागो विश्वविद्यालय के एक युवा साथी, स्टेनली मिलर, जैविक अणुओं के संश्लेषण पर अपने प्रसिद्ध प्रयोग करते हैं। 1953 // सैन डिएगो में कैलिफोर्निया विश्वविद्यालय में रसायन विज्ञान विभाग का पुरालेख

उस समय के विचारों के अनुसार, पृथ्वी का वातावरण वर्तमान से बहुत अलग था। इसमें बहुत अधिक मीथेन और अमोनिया, जल वाष्प था और लगभग पूरी तरह से ऑक्सीजन से रहित था, जिसने सूर्य से पराबैंगनी विकिरण को ग्रह की सतह तक पहुंचने में मदद की। इसके अलावा, तब ज्वालामुखी गतिविधि ने खुद को बहुत तेज दिखाया, और सबसे मजबूत विद्युत निर्वहन के साथ गरज के साथ, असामान्य नहीं थे। कार्बनिक संश्लेषण की कई प्रतिक्रियाओं के लिए ऐसी स्थितियां सबसे उपयुक्त हैं, जिसने वैज्ञानिकों को ऐसी प्रतिक्रियाओं के बायोजेनिक भविष्य के बारे में सोचने के लिए प्रेरित किया।

अरबों साल पहले पृथ्वी पर प्रचलित परिस्थितियों में प्रयोगशाला में ऐसी प्रतिक्रियाओं को फिर से बनाने के लिए, मिलर, जो तब शिकागो विश्वविद्यालय में काम कर रहे थे, ने एक मूल रासायनिक उपकरण विकसित किया। इसमें मीथेन, अमोनिया और हाइड्रोजन के वाष्प युक्त एक बड़ा प्रतिक्रिया फ्लास्क होता है, जिसमें नीचे से गर्म जल वाष्प इंजेक्ट किया जाता है। शीर्ष पर टंगस्टन इलेक्ट्रोड हैं जो एक स्पार्क डिस्चार्ज उत्पन्न करते हैं। इस तरह एक सक्रिय तटीय ज्वालामुखी के आसपास के क्षेत्र में एक आंधी की स्थितियों का अनुकरण करके, मिलर ने संश्लेषण के दौरान जैविक अणुओं को प्राप्त करने की आशा की।

संश्लेषण के अंत के बाद, मिलर प्रतिक्रिया फ्लास्क में पांच अमीनो एसिड का पता लगाने में सक्षम था - सभी प्रोटीन के बुनियादी निर्माण खंड: एसपारटिक एसिड, ग्लाइसिन, अल्फा-एमिनोब्यूट्रिक एसिड और अलैनिन के दो ऑप्टिकल आइसोमर्स।

दो साल बाद, मिलर ने पुन: कॉन्फ़िगर किए गए उपकरण में अपने प्रयोगों को दोहराया। उनमें से एक में एक जेट पंप का उपयोग शामिल था जिसमें एक नोजल के साथ संतृप्त जल वाष्प को प्रतिक्रिया फ्लास्क में जबरदस्ती धकेल दिया जाता था। इस प्रकार, मिलर ने एक आंधी में पानी के नीचे ज्वालामुखी विस्फोट की स्थितियों के लिए प्रायोगिक स्थितियों को यथासंभव करीब बनाने की उम्मीद की। तीसरे उपकरण ने स्पार्क डिस्चार्ज के बजाय एक सुलगनेवाला दिया। वैज्ञानिक प्रतिक्रिया उत्पादों के मिश्रण में कई अतिरिक्त अमीनो एसिड की उपस्थिति दिखाने में सक्षम था, और कई अतिरिक्त कार्बोक्जिलिक और हाइड्रोक्सी एसिड की उपस्थिति का भी प्रदर्शन किया।

हालांकि, उन वर्षों में, मिलर को विश्लेषणात्मक उपकरणों पर निर्भर रहना पड़ता था जो आज के मानकों से बहुत प्राचीन थे। इसलिए, उन्होंने और उनके सहयोगियों के एक समूह ने अधिक उन्नत उपकरणों का उपयोग करके 1972 में अपने प्रयोगों को दोहराया। सच है, उस समय मिलर ने 1953 में प्रकाशन के लिए विकसित एक उपकरण में संश्लेषण किया था, यह देखते हुए कि नोजल और ग्लो डिस्चार्ज वाले उपकरण विशेष रूप से उत्पादक नहीं थे।

मिलर का उपकरण। उबलते पानी (1) एक भाप प्रवाह बनाता है, जो एस्पिरेटर नोजल (सम्मिलित) द्वारा बढ़ाया जाता है, एक चिंगारी जो दो इलेक्ट्रोड के बीच कूदती है (2) रासायनिक परिवर्तनों का एक सेट शुरू करती है, एक रेफ्रिजरेटर (3) जल वाष्प के प्रवाह को ठंडा करता है जिसमें प्रतिक्रिया उत्पाद जो एक जाल में बस जाते हैं (4).// ​​नेड शॉ, इंडियाना विश्वविद्यालय।

20 मई, 2007 को स्टेनली मिलर का निधन हो गया। उनकी डायरी और अभिलेखागार के माध्यम से, रिश्तेदारों और सहयोगियों को 50 के दशक के काम से संबंधित प्रविष्टियां मिलीं, साथ ही हस्ताक्षर के साथ कई बोतलें भी मिलीं।

हस्ताक्षरों ने संकेत दिया कि फ्लास्क की सामग्री मिलर के तंत्र में संश्लेषण उत्पादों के अलावा और कुछ नहीं थी, जिसे लेखक द्वारा संरक्षित रखा गया था।

वे मिलर स्कूल ऑफ केमिस्ट्री के स्नातक जेफरी बडा में रुचि रखने लगे, जो अब सैन डिएगो में कैलिफोर्निया विश्वविद्यालय में समुद्र विज्ञान संस्थान में काम करने वाले एक बूढ़े व्यक्ति भी हैं।

मिलर के पहले कभी नहीं प्रकाशित नोटों के अनुसार, नोजल वाले उपकरण में संश्लेषण ने उत्पादों की थोड़ी अधिक उपज दी। इन नमूनों में बदू और उनके सहयोगियों, हाल ही के एक प्रकाशन के लेखकों में दिलचस्पी थी, जिनके पास अपने निपटान में सबसे उन्नत वाद्य तरीके थे।

संश्लेषण उत्पादों की संरचना की फिर से जांच करने के लिए, वैज्ञानिकों ने फ्लास्क की सामग्री को दोगुना आसुत विआयनीकृत पानी में भंग कर दिया और उच्च प्रदर्शन तरल क्रोमैटोग्राफी की, जिसके परिणामों का विश्लेषण एक डिटेक्टर के साथ एक मास स्पेक्ट्रोमीटर पर किया गया जो रिकॉर्ड करता है आयनित कणों का उड़ान समय। विश्लेषण की यह विधि उप-पिकोमोलर सांद्रता (10-12 mol प्रति लीटर से कम) में भी मिश्रण के घटकों की पहचान करना संभव बनाती है।

यह पता चला कि उत्पादों के मिश्रण में पाँच अमीनो एसिड बिल्कुल नहीं थे, लेकिन बाईस! साथ ही पांच अमाइन अणु जिन्हें मिलर आधी सदी पहले पहचान नहीं पाए थे।

इसी तरह से बाकी फ्लास्क का अध्ययन करने के बाद, वैज्ञानिकों को यकीन हो गया कि इन प्रयोगों के परिणामस्वरूप, संश्लेषण उत्पादों का सेट कम विविध था।

हालांकि, आज भू-रसायनविदों का दावा है कि पृथ्वी का वातावरण कभी भी वैसा नहीं रहा जैसा 50 साल पहले सोचा जाता था। यह कम बुनियादी और कम पुनर्स्थापनात्मक था, इसलिए मिलर के प्रयोगों को अजैविक सूप सिद्धांत के प्रमाण के रूप में भरोसा नहीं किया जा सकता है। साथ ही, प्रकाशन के लेखकों को यकीन है कि अगर पूरी पृथ्वी पर कोई उपयुक्त परिस्थितियां नहीं थीं, तो निस्संदेह कम से कम ज्वालामुखी विस्फोटों के साथ होना चाहिए था, जिसकी अवधि, अरबों साल पहले, इसमें शामिल होना संभव हो गया था पहले कार्बनिक अणुओं और गरज के संश्लेषण। ये अणु ज्वालामुखी द्वीपों के लैगून में इकट्ठा हो सकते हैं, जहां समुद्री ज्वार और सौर पराबैंगनी ने एल्डिहाइड, कीटोन और अन्य अणुओं को लंबी बहुलक श्रृंखलाओं में संघनित करने का काम किया।

मिलर के काम के संबंध में प्राचीन अजैविक सूप के सिद्धांत की लोकप्रियता ने उन्हें प्राकृतिक इतिहास में स्कूल के पाठ्यक्रम में प्रवेश करने की अनुमति दी, लेकिन आधुनिक साक्ष्य बताते हैं कि जीवन की उत्पत्ति मूल रूप से ग्रह की सतह पर नहीं हुई थी। स्थिरता के छोटे ज्वालामुखी द्वीपों में उत्पन्न होने वाली हर चीज के बावजूद, फैलने, आधुनिक रूपों में विकसित होने के बावजूद, यहां परिवर्तनशील स्थितियां जीवन के लिए भी चरम पर थीं।

उस समय वास्तविक स्थिरता केवल समुद्र के तल पर ही मौजूद थी, जहां मध्य-महासागर की लकीरों के क्षेत्रों में, पृथ्वी के आंतरिक भाग की गर्मी ने धीरे-धीरे बुनियादी रासायनिक प्रतिक्रियाओं को बढ़ावा दिया।

मिलर के प्रयोगों के साथ मध्य-महासागर की लकीरें लगभग एक साथ खोजी गईं, और उनका विस्तृत अध्ययन आम तौर पर पिछले दस से बीस वर्षों की उपलब्धि है, जिससे गहरे समुद्र में मानवयुक्त वाहनों का उपयोग करके समुद्र तल का अध्ययन करना संभव हो गया। ऐसे दिखें डिवाइस वर्षों से पहलेतीस - और अजैविक सूप के सिद्धांत को बिल्कुल भी सामने नहीं रखा जा सका।

मिलर के प्रयोगों को अभी तक उन परिस्थितियों में दोहराया जाना बाकी है जो पृथ्वी के सुदूर अतीत के बारे में आधुनिक विचारों की याद दिलाती हैं। और यह संभव है कि रसायन विज्ञान विभागों के वर्तमान स्नातक छात्रों में से कुछ स्टेनली मिलर से कम प्रसिद्ध न हों।

प्रयोग की योजना।

मिलर प्रयोग - उरे- एक प्रसिद्ध क्लासिक प्रयोग जिसमें रासायनिक विकास की संभावना का परीक्षण करने के लिए पृथ्वी के विकास की प्रारंभिक अवधि की काल्पनिक स्थितियों का अनुकरण किया गया था। वास्तव में, यह परिकल्पना का एक प्रायोगिक परीक्षण था, जिसे पहले अलेक्जेंडर ओपरिन और जॉन हाल्डेन द्वारा व्यक्त किया गया था, कि आदिम पृथ्वी पर मौजूद स्थितियों ने योगदान दिया रासायनिक प्रतिक्रिएं, जो अकार्बनिक से कार्बनिक अणुओं के संश्लेषण को जन्म दे सकता है। 1953 में स्टेनली मिलर और हेरोल्ड उरे द्वारा आयोजित। प्रयोग के लिए डिज़ाइन किए गए उपकरण में प्रारंभिक पृथ्वी के वातावरण की संरचना के बारे में तत्कालीन विचारों के अनुरूप गैसों का मिश्रण और इसके माध्यम से विद्युत निर्वहन शामिल थे।

मिलर-उरे प्रयोग पृथ्वी पर जीवन की उत्पत्ति के अध्ययन में सबसे महत्वपूर्ण प्रयोगों में से एक माना जाता है। प्राथमिक विश्लेषण ने अंतिम मिश्रण में 5 अमीनो एसिड की उपस्थिति को दिखाया। हालांकि, 2008 में प्रकाशित एक अधिक सटीक पुनर्विश्लेषण से पता चला कि प्रयोग के परिणामस्वरूप 22 अमीनो एसिड का निर्माण हुआ।

प्रयोग का विवरण

इकट्ठे उपकरण में एक चक्र में कांच की नलियों से जुड़े दो फ्लास्क शामिल थे। सिस्टम को भरने वाली गैस मीथेन (सीएच 4), अमोनिया (एनएच 3), हाइड्रोजन (एच 2) और कार्बन मोनोऑक्साइड (सीओ) का मिश्रण थी। एक फ्लास्क पानी से आधा भरा हुआ था, जो गर्म होने पर वाष्पित हो गया और जल वाष्प ऊपरी फ्लास्क में गिर गया, जहां प्रारंभिक पृथ्वी पर बिजली के निर्वहन की नकल करते हुए, इलेक्ट्रोड का उपयोग करके विद्युत निर्वहन लागू किया गया था। एक ठंडा ट्यूब के माध्यम से, संघनित वाष्प निरंतर परिसंचरण प्रदान करते हुए, निचले फ्लास्क में लौट आया।

एक सप्ताह तक लगातार साइकिल चलाने के बाद, मिलर और उरे ने पाया कि 10-15% कार्बन जैविक रूप में चला गया था। लगभग 2% कार्बन अमीनो एसिड के रूप में निकला, जिसमें ग्लाइसिन इनमें से सबसे प्रचुर मात्रा में है। शर्करा, लिपिड और न्यूक्लिक एसिड के अग्रदूत भी पाए गए हैं। यह प्रयोग 1953-1954 में कई बार दोहराया गया। मिलर ने तंत्र के दो संस्करणों का इस्तेमाल किया, जिनमें से एक तथाकथित। "ज्वालामुखी", ट्यूब में एक निश्चित कसना था, जिसके कारण डिस्चार्ज फ्लास्क के माध्यम से जल वाष्प का त्वरित प्रवाह हुआ, जो उनकी राय में, बेहतर नकली ज्वालामुखी गतिविधि है। दिलचस्प बात यह है कि 50 साल बाद प्रोफेसर और उनके पूर्व सहयोगी जेफरी बडे (इंजी। जेफरी एल. बडा) आधुनिक शोध विधियों का उपयोग करते हुए, "ज्वालामुखी" तंत्र के नमूनों में 22 अमीनो एसिड पाए गए, जो कि पहले की तुलना में बहुत अधिक है।

मिलर और उरे ने पृथ्वी के वायुमंडल की संभावित संरचना के बारे में 1950 के दशक के विचारों पर अपने प्रयोग आधारित किए। अपने प्रयोगों के बाद, कई शोधकर्ताओं ने विभिन्न संशोधनों में इसी तरह के प्रयोग किए। यह दिखाया गया था कि प्रक्रिया की स्थितियों और गैस मिश्रण की संरचना में भी छोटे बदलाव (उदाहरण के लिए, नाइट्रोजन या ऑक्सीजन के अलावा) परिणामी कार्बनिक अणुओं और उनके संश्लेषण की प्रक्रिया की दक्षता दोनों में बहुत महत्वपूर्ण बदलाव ला सकते हैं। . वर्तमान में, पृथ्वी के प्राथमिक वातावरण की संभावित संरचना का प्रश्न खुला रहता है। हालांकि, यह माना जाता है कि उस समय की उच्च ज्वालामुखी गतिविधि ने कार्बन डाइऑक्साइड (सीओ 2), नाइट्रोजन, हाइड्रोजन सल्फाइड (एच 2 एस), सल्फर डाइऑक्साइड (एसओ 2) जैसे घटकों की रिहाई में भी योगदान दिया।

प्रयोग के निष्कर्षों की आलोचना

इस प्रयोग के आधार पर किए गए रासायनिक विकास की संभावना के बारे में निष्कर्ष की आलोचना की जाती है। आलोचकों का मुख्य तर्क संश्लेषित अमीनो एसिड में एकल चिरायता की कमी है। वास्तव में, परिणामी अमीनो एसिड स्टीरियोइसोमर्स का लगभग समान मिश्रण थे, जबकि जैविक मूल के अमीनो एसिड के लिए, जिनमें वे भी शामिल हैं जो प्रोटीन का हिस्सा हैं, स्टीरियोइसोमर्स में से एक की प्रबलता बहुत विशेषता है। इस कारण से, परिणामी मिश्रण से सीधे जीवन में अंतर्निहित जटिल कार्बनिक पदार्थों का आगे संश्लेषण मुश्किल है। आलोचकों के अनुसार, हालांकि सबसे महत्वपूर्ण कार्बनिक पदार्थों के संश्लेषण को स्पष्ट रूप से प्रदर्शित किया गया है, इस अनुभव से सीधे प्राप्त रासायनिक विकास की संभावना के बारे में दूरगामी निष्कर्ष पूरी तरह से उचित नहीं है।

यह सभी देखें

टिप्पणियाँ

साहित्य

• मिलर एस.एल. (मई 1953)। "संभावित आदिम पृथ्वी स्थितियों के तहत अमीनो एसिड का उत्पादन"। विज्ञान (न्यूयॉर्क, एन.वाई.) 117 (3046): 528-9. पीएमआईडी 13056598।
• मिलर एसएल, उरे एचसी (जुलाई 1959)। "आदिम पृथ्वी पर कार्बनिक यौगिक संश्लेषण"। विज्ञान (न्यूयॉर्क, एन.वाई.) 130 (3370): 245-51. पीएमआईडी 13668555।
• लाज़कैनो ए, बड़ा जेएल (जून 2003)। "