Möglicher Schlüssel zu des Lebens Chemie in 50-j hrige Experiment enthüllt


Ein altes Experiment, nach mehr als 50 Jahren wiederentdeckt kann zeigen, wie Vulkane – und möglicherweise chemische Reaktionen weit von der primitiven Erde im Weltraum – eine Rolle spielte bei der Schaffung der ersten Aminosäuren, die Bausteine des Lebens.

Im Jahre 1953 durchgeführt Chemiker Harold Urey und Stanley Miller eine Wahrzeichen Experiment soll die ursprünglichen Bedingungen, die die ersten Aminosäuren, erstellt, indem man eine Mischung von Gasen in eine blitzartige elektrische Entladung zu imitieren. Fünf Jahre später, im Jahre 1958 durchgeführt Miller eine weitere Variante auf dieses Experiment. Diesmal fügte er Schwefelwasserstoff, spuckte eine Gas von Vulkanen, in den Mix. [Wissenschaftler Jagd auf Anzeichen von frühesten Leben auf der Erde]

Aber aus irgendeinem Grund Miller nie analysiert die Produkte der Schwefelwasserstoff Reaktion. Etwa ein halbes Jahrhundert später, Millers ehemaliger Schüler Jeffrey Bada, marine Chemiker an der Scripps Institution of Oceanography in Kalifornien, entdeckt die alte Proben in einem staubigen Karton in Millers Labor, das Bada geerbt hatte. (Miller starb im Jahr 2007.)

Altes Experiment, neue Analyse

Mit modernen Analysetechniken, Bada und sein Team, darunter Eric Parker, dann am Scripps, analysiert die Produkte der Reaktion, die in kleinen Fläschchen untergebracht waren. Sie finden eine Fülle von viel versprechenden Moleküle: 23 Aminosäuren und vier Amine, eine andere Art von organisches Molekül. Die Zugabe von Schwefelwasserstoff führte auch zur Schaffung von schwefelhaltigen Aminosäuren, die für die Chemie des Lebens wichtig sind. (Einer davon, Methionin, initiiert die Synthese von Proteinen.)

Die Ergebnisse des Experiments, die eine Mischung aus vulkanische Gase, wie Schwefelwasserstoff, Methan, Ammoniak und Kohlendioxid-Gas, einer elektrischen Entladung ausgesetzt – sagen uns, dass vulkanische Eruptionen, die zeitgleich mit dem Blitz eine Rolle bei der Synthese großer Mengen und eine Vielzahl von biologisch wichtige Moleküle auf die primitiven Erde, Parker, jetzt ein Student am Georgia Institute of Technology gespielt haben , sagte LiveScience.

"Das Gasgemisch Miller verwendet in diesem Experiment wurde wahrscheinlich nicht allgegenwärtig in ganz frühen Erdatmosphäre auf globaler Ebene, aber es kann gewesen sein häufig auf lokaler Ebene gab es starker vulkanischer Aktivität," sagte Parker.

Parallel zu dem Miller-Urey-experiment

Zum Vergleich: die berühmten Urey-Miller experimentieren in 1953 ausgesetzt Wasserstoff, Wasserdampf, Methan und Ammoniak zu einer elektrischen Entladung. Die ersten Ergebnisse enthalten weit weniger organische Moleküle – nur fünf Aminosäuren. Jedoch Korsen Bada und sein Team diese alten Muster zusammen mit bisher unveröffentlichte Ergebnisse mit modernen Techniken, enthüllt eine viel größere Vielfalt an biologisch wichtige Produkte.

Die Ergebnisse des Experiments 1958, zeigen jedoch, dass die Reaktion von Schwefelwasserstoff hinzufügen die Mischung von organischen Molekülen nach Bada hergestellt bereichert.

Die 1958 Reaktion – die auch Kohlendioxid aufgenommen, eine Gas nicht inbegriffen im früheren Experiment – erstellt eine Mischung mehr so welche Geowissenschaftler jetzt glauben die Atmosphäre des urzeitlichen Erde gemacht, sagte Parker.

Aus dem Weltraum?

Aminosäuren, die an Form Proteine kombinieren, die wiederum bilden Zellstrukturen und Reaktionen in Lebewesen, Steuern sind nicht eindeutig auf die Erde. Laut Scott Sandford, Research Scientist am NASA Ames Research Center in Kalifornien wurden sie auf Meteoriten, vor allem aus Proben erworben von Asteroiden und einen Kometen gefunden.

Bada Team verglich die Aminosäuren, die durch das Experiment 1958 mit derjenigen in einer Art von kohlenstoffreichen Meteorit, bekannt als ein kohlenstoffhaltigen Chrondite produziert. Diese Meteoriten geglaubt werden, um Schnappschüsse der Arten von organischen Reaktionen zur Verfügung stellen, die im frühen Sonnensystem stattfand, sagte Bada LiveScience in einer e-Mail.

Die Forscher verglichen die Aminosäuren von Schwefelwasserstoff-Experiment mit derjenigen von mehreren kohlenstoffhaltigen Chrondites produziert. Einige angepasst, während andere nicht, was darauf hindeutet, dass Schwefelwasserstoff spielte eine Rolle bei der Synthese von Aminosäuren in bestimmten Umgebungen innerhalb unseres frühen Sonnensystems, aber in anderen, nicht Bada schrieb. Obwohl die Meteoriten alle von unserem Sonnensystem sind, würde die gleichen Ergebnisse in andere Sonnensysteme anderswo im Universum, erwartet werden, sagte er.

Es gibt eine Theorie, dass Leben auf der Erde eine Starthilfe von organischen Molekülen, habe bei ihrer auf dem Planeten aus dem Weltraum Ankunft, sagte Sandford LiveScience. Es keinen Zweifel daran, dass Raum viel der molekularen Bausteine für das irdische Leben liefert, aber die Frage ist die Rolle der Moleküle im Leben immer gestartet wird, fügte er hinzu.

"Am Ende, wenn Leben versuchte, um loszulegen, meine Vermutung ist der Prozess war nicht sehr wählerisch, wo die Moleküle herkommt," sagte Sandford. "[Leben] egal, ob diese Aminosäure sich im Raum oder einem Blitzeinschlag in der Erdatmosphäre bildete oder kam aus einem hydrothermale... Am Ende ist es möglich Leben begannen vom Erwerb von Bausteinen aus einer Vielzahl von Quellen."

Sandford Arbeit umfasst die Simulation von Ices gefunden in vielen Umgebungen im Raum – darunter Kometen –, die Moleküle ähnlich denen in der Miller-Urey-Experiment und bombardieren sie mit ionisierender Strahlung enthalten. Und wie die Reaktionen geglaubt, auf der ursprünglichen Erde stattgefunden haben, diese simulierten kosmischen Eis Reaktionen Aminosäuren synthetisieren.

"Mit irgendeinem Niveau, das Universum scheint fest verdrahtet zu Aminosäuren, vorausgesetzt, Sie haben die richtigen Elemente und Energie", berichtet er.

Eine stinkende Stück Wissenschaftsgeschichte

Es ist nicht klar, warum Miller nie die Proben analysiert, produzierte er mit dem Schwefelwasserstoff Experiment, aber Parker spekuliert, dass es etwas mit dem faulen Eiern Geruch von Schwefelwasserstoff zu tun gehabt haben.

"Wenn ich mit ihnen von hand arbeitete ich mich riechen könnte,", sagte Parker. "Es war nicht so stark, dass es war überwältigend, aber es stark genug war, um mich nicht wieder meine Nase vor ihm bleiben zu überzeugen."

Aber unangenehme Gerüche beiseite, die Erfahrung war unvergesslich.

"Es ist irgendwie surreal, das Probenfläschchen in Ihren Händen halten und betrachten Stanley Miller Handschrift auf dem Etikett", sagte Parker. "Es war eine einzigartige Gelegenheit, in der Zeit zurück gehen und schauen was er tat und in der Lage moderne Analyse-Techniken verwenden, um in der Lage, mehr als 50 Jahren produzierte Proben analysieren und sehen, was sie heute noch enthalten sein."

Ihre Arbeit ist diese Woche in der Zeitschrift Proceedings der National Academy of Sciences veröffentlicht.

Sie können folgen LiveScience Schriftsteller Wynne Parry auf Twitter @Wynne_Parry .

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