米勒实验的科学意义

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米勒模仿尝试(Miller–Urey experiment)一种模仿在原始地球还原性大气中进行雷鸣闪电能发生无机物(出格是氨基酸),以论证生命发源的化学进化过程的尝试。1953年由美国芝加哥大学研究生米勒(S.L.Miller)在其导师尤利(H.C.Urey)指点下完成。

此尝试共生成20种无机物。此中11种氨基酸中有4种(即甘氨酸、丙氨酸、天冬氨酸和谷氨酸)是生物的卵白质所含有的。当前,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的夹杂气体更为合理,由于NH3不成能在大气中大量具有,它会溶于海水中。他和他的合作者于1972年在上述夹杂气体中进行火花放电,成果获得35种无机物,此中有10种构成卵白质的氨基酸,即甘氨酸(440微克分子,以下均同此单元)、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)。若在阐发之前进行水解,还可生成天冬酰胺和谷氨酰胺。若添加H2S,则可生成甲硫氨酸。在CH4、NH3、H2O和H2S夹杂气体中进行光解感化,能够找到半胱氨酸。对CH4及其它碳氢化合物在高温下进行热解,能够获得苯丙氨酸、酪氨酸和色氨酸。到目前为止,用米勒模仿尝试和其它雷同尝试,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)相信在改良手艺之后,不久亦能合成。

生命发源是一个极其复杂而又难以研究的问题。虽然19世纪70年代恩格斯在《反杜林论》中就指出:“生命的发源必然是通过化学的路子实现的”;20世纪20年代奥巴林和霍尔丹也接踵提出生命发源的化学进化概念,即认为在原始地球的前提下,无机物能够改变为无机物,无机物能够成长为生物大分子和多分子系统,直到演变出原始的生命体;但这些都只是理论的猜测,还缺乏令人信服的尝试证据。米勒初次在尝试室内模仿原始地球还原性大气中的雷鸣闪电,成果从无机物合成出无机物,出格是多种构成卵白质的氨基酸,这是生命发源研究的一次严重冲破。后来,科学家们仿效米勒的模仿尝试,已合成出大量与生命相关的无机分子。例如,KCN和H2O,在100℃下加热一天获得了胞嘧啶(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(ethyl- metaphosphate)放在一路,用紫外线);将腺苷、可发生腺苷酸(A)(1966)。此外,长链脂肪酸也可通过在高压下用γ射线而获得。能够说,几乎全数的生物小分子,都能够通过模仿原始地球的前提,在尝试室内合成了。

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