Mulig Nøgle Til Livets Kemi Afsløret I 50-Årige Eksperiment

{h1}

Mere end halvtreds år senere er resultaterne af et eksperiment, der simulerer vigtige organiske molekyler på jorden, og muligvis andre steder i universet, blevet analyseret.

Et gammelt eksperiment, genopdaget efter mere end 50 år, kan vise, hvordan vulkaner - og muligvis kemiske reaktioner langt fra primitiv jord i det ydre rum - spillede en rolle i at skabe de første aminosyrer, livets byggesten.

I 1953 udførte kemikere Harold Urey og Stanley Miller et landemærkeeksperiment beregnet til at efterligne de primordiale forhold, der skabte de første aminosyrer, ved at udsætte en blanding af gasser til en lynlignende elektrisk udledning. Fem år senere, i 1958 udførte Miller en anden variation på dette eksperiment. Denne gang tilføjede han hydrogensulfid, en gas spydt ud af vulkaner, til blandingen. [Forskere jager for tegn på tidligste liv på Jorden]
Men af ​​en eller anden grund analyserede Miller aldrig produkterne af hydrogensulfidreaktionen. Omkring et halvt århundrede opdagede Miller's tidligere studerende Jeffrey Bada, en marine kemiker ved Scripps Institution of Oceanography i Californien, de gamle prøver i en støvet papkasse i Miller laboratorium, som Bada havde arvet. (Miller gik bort i 2007.)

Gamle eksperiment, ny analyse

Ved hjælp af moderne analytiske teknikker analyserede Bada og hans team, som inkluderede Eric Parker, derefter på Scripps, reaktionsprodukterne, som blev anbragt i små hætteglas. De fandt en overflod af lovende molekyler: 23 aminosyrer og fire aminer, en anden type organisk molekyle. Tilsætningen af ​​hydrogensulfid havde også medført dannelse af svovlholdige aminosyrer, som er vigtige for livets kemi. (En af disse, methionin, initierer syntesen af ​​proteiner.)

Resultaterne af eksperimentet - som udsatte en blanding af vulkanske gasser, herunder hydrogensulfid, methan, ammoniak og kuldioxidgas til elektrisk udledning - fortæller os, at vulkanudbrud sammenfaldende med lynet kan have spillet en rolle i syntetisering af store mængder og en række af biologisk afgørende molekyler på den primitive jord, Parker, nu en kandidatstudent ved Georgia Institute of Technology, fortalte WordsSideKick.com.

"Gasblandingen Miller anvendt i dette forsøg var sandsynligvis ikke allestedsnærværende i den tidlige Jordens atmosfære på globalt plan, men det kan have været almindeligt på en mere lokal skala, hvor der var tung vulkansk aktivitet," sagde Parker.

Parallelt med Urey-Miller-eksperimentet

Til sammenligning eksponerede det berømte Urey-Miller-eksperiment i 1953 hydrogen, damp, metan og ammoniak til en elektrisk udledning. De indledende resultater omfattede langt færre organiske molekyler - kun fem aminosyrer. Men Bada og hans team reanalyzed disse gamle prøver sammen med tidligere upublicerede resultater med moderne teknikker, der afslører et langt større udvalg af biologisk vigtige produkter.

Resultaterne fra 1958-eksperimentet viser imidlertid, at tilsætning af hydrogensulfid til reaktionen beriger blandingen af ​​organiske molekyler produceret ifølge Bada.

Reaktionen fra 1958 - som også indbefattede kuldioxid, en gas, der ikke er medtaget i det tidligere eksperiment - skabte en blanding mere som det, som geovidenskaberne nu tror, ​​udgjorde atmosfæren i den primordiale jord, sagde Parker.

Fra det ydre rum?

Aminosyrer, der kombinerer for at danne proteiner, som igen udgør cellulære strukturer og kontrolreaktioner i levende ting, er ikke unikke for Jorden. De er blevet fundet på meteoritter, primært fra prøver erhvervet fra asteroider og fra en komet, ifølge Scott Sandford, en forsker ved NASAs Ames Research Center i Californien.

Bada's team sammenlignede aminosyrerne produceret ved 1958-eksperimentet med dem indeholdt i en type carbon-rich meteorit, kendt som en carbonholdig chrondit. Disse meteoritter menes at give snapshots af de typer organiske reaktioner, der fandt sted i det tidlige solsystem, fortalte Bada WordsSideKick.com i en email.

Forskerne sammenlignede aminosyrerne produceret af hydrogensulfideksperimentet med dem indeholdt i flere carbonholdige chronditter. Nogle matchede godt, mens andre ikke gjorde det, hvilket tyder på, at hydrogensulfid spillede en rolle i syntesen af ​​aminosyrer i visse miljøer i vores tidlige solsystem, men ikke i andre skrev Bada. Selv om meteoritterne er alle fra vores solsystem, ville de samme resultater forventes i andre solsystemer andre steder i universet, sagde han.

Der er en teori om, at livet på Jorden fik et spring start fra organiske molekyler, da de ankom på planeten fra rummet, fortalte Sandford WordsSideKick.com. Der er ingen tvivl om, at rummet leverer mange af de molekylære byggesten til jordbaseret liv, men spørgsmålet er den rolle molekylerne spillede for at få livet i gang, tilføjede han.

"I sidste ende, hvis livet forsøgte at komme i gang, er mit gæt, at processen ikke var meget kræsen om hvor molekylerne kom fra," sagde Sandford. "[Tidligere liv] brød sig ikke om, hvis aminosyren blev dannet i rummet eller en lynnedslag i Jordens atmosfære eller kom ud af en hydrotermisk udluftning... Så i sidste ende er det muligt, at livet er begyndt at erhverve byggesten fra en bred forskellige kilder. "

Sandfords arbejde indebærer simulering af ices, der findes i mange miljøer i rummet - herunder kometer - der indeholder molekyler svarende til dem, der anvendes i Urey-Miller-eksperimentet, og bombarderer dem med ioniserende stråling. Og som de reaktioner, der menes at have fundet sted på jordens primære jord, syntetiserer disse simulerede kosmiske isreaktioner aminosyrer.

"På et eller andet niveau synes universet at være hårdt forbundet til at skabe aminosyrer, forudsat at du har de rigtige elementer til stede og energi," sagde han.

Et ildelugtende stykke videnskabshistorie

Det er ikke klart, hvorfor Miller aldrig analyserede de prøver, han producerede med hydrogensulfideksperimentet, men Parker spekulerer på, at det måske har haft noget at gøre med rotten-æg lugt af hydrogensulfid.

"Da jeg arbejdede med dem for hånd, kunne jeg lugte dem selv," sagde Parker. "Det var ikke så stærkt, at det var overvældende, men det var stærkt nok til at overbevise mig om ikke at holde min næse foran den igen."

Men ubehagelige lugt til side var oplevelsen en mindeværdig.

"Det er så surrealistisk at holde prøven hætteglas i dine hænder og se på Stanley Miller's håndskrift på etiketten," sagde Parker. "Det var en meget enestående mulighed for at gå tilbage i tiden og se på, hvad han gjorde og kunne bruge moderne analyseteknikker til at kunne analysere prøver produceret over 50 år og se, hvad de stadig indeholder i dag."

Deres arbejde udkommer i denne uge i tidsskriftet Proceedings of the National Academy of Sciences.

Du kan følge WordsSideKick.com forfatter Wynne Parry på Twitter @Wynne_Parry.


Video Supplement: .




DA.WordsSideKick.com
All Rights Reserved!
Reproduktion Af Materialer Tilladt Kun Prostanovkoy Aktivt Link Til Webstedet DA.WordsSideKick.com

© 2005–2019 DA.WordsSideKick.com