Το 1952, ένας χημικός του Πανεπιστημίου του Σικάγο ονόματι Stanley Miller και ο σύμβουλός του, Harold Urey, διεξήγαγαν ένα διάσημο πείραμα. Τα αποτελέσματά τους, παρείχαν τις πρώτες αποδείξεις ότι τα πολύπλοκα οργανικά μόρια που είναι απαραίτητα για την προέλευση της ζωής θα μπορούσαν να σχηματιστούν χρησιμοποιώντας απλούστερες ανόργανες πρόδρομες ουσίες, θεμελιώνοντας ουσιαστικά το πεδίο της πρεβιοτικής χημείας.
Δείτε επίσης: Η NASA εντόπισε τον πρώτο πλανήτη σε άλλο Γαλαξία!
Τώρα μια ομάδα Ισπανών και Ιταλών επιστημόνων αναδημιούργησε αυτό το θεμελιώδες πείραμα και ανακάλυψε έναν παράγοντα που παράβλεψαν οι Miller και τον Urey. Σύμφωνα με μια νέα εργασία που δημοσιεύτηκε στο περιοδικό Scientific Reports, τα ορυκτά στο βοριοπυριτικό γυαλί που χρησιμοποιείται για την κατασκευή των σωλήνων και των φιαλών για το πείραμα επιταχύνουν τον ρυθμό με τον οποίο σχηματίζονται οργανικά μόρια.
Το 1924 και το 1929 αντίστοιχα, οι Alexander Oparin και J.B.S. Ο Haldane είχαν υποθέσει ότι οι συνθήκες στην πρωτόγονη Γη, είχαν ευνοήσει το είδος των χημικών αντιδράσεων που θα μπορούσαν να συνθέσουν πολύπλοκα οργανικά μόρια από απλούς ανόργανους πρόδρομους, μια υπόθεση γνωστή και ως «αρχέγονη σούπα». Τα αμινοξέα σχηματίστηκαν πρώτα και έγιναν τα δομικά στοιχεία που όταν συνδυάστηκαν, έκαναν πιο πολύπλοκα πολυμερή.
Ο Miller δημιούργησε μια συσκευή για να δοκιμάσει αυτή την υπόθεση για την προέλευση της ζωής, προσομοιώνοντας αυτό που οι επιστήμονες εκείνη την εποχή πίστευαν ότι μπορεί να ήταν η αρχική ατμόσφαιρα της Γης. Σφράγισε μεθάνιο, αμμωνία και υδρογόνο μέσα σε μια αποστειρωμένη φιάλη βοριοπυριτικού γυαλιού των 5 λίτρων, συνδεδεμένη με μια δεύτερη φιάλη 500 ml μισογεμισμένη με νερό. Στη συνέχεια ο Miller ζέστανε το νερό, παράγοντας ατμό, ο οποίος με τη σειρά του πέρασε στη μεγαλύτερη φιάλη που περιείχε τα χημικά, δημιουργώντας μια μίνι-αρχέγονη ατμόσφαιρα. Υπήρχαν επίσης συνεχείς ηλεκτρικοί σπινθήρες που εκτοξεύονταν μεταξύ δύο ηλεκτροδίων για την προσομοίωση του φωτός. Στη συνέχεια η «ατμόσφαιρα» ψύχθηκε, με αποτέλεσμα οι ατμοί να συμπυκνωθούν ξανά σε νερό. Το νερό κύλησε σε μια παγίδα στο κάτω μέρος της συσκευής.
Αυτό το διάλυμα έγινε ροζ μετά από μια μέρα και βαθύ κόκκινο μετά από μια εβδομάδα. Σε εκείνο το σημείο, ο Miller αφαίρεσε τη φιάλη που βράζει και πρόσθεσε υδροξείδιο του βαρίου και θειικό οξύ για να σταματήσει την αντίδραση. Μετά την εξάτμιση του διαλύματος για την απομάκρυνση τυχόν ακαθαρσιών, ο Miller έλεγξε ό,τι είχε απομείνει μέσω χρωματογραφίας χαρτιού. Όλη η γνωστή ζωή αποτελείται από μόλις 20 αμινοξέα. Το πείραμα του Miller παρήγαγε πέντε αμινοξέα, αν και ήταν λιγότερο σίγουρος για δύο από αυτά.
Όταν ο Miller έδειξε τα αποτελέσματά του στον Urey, ο τελευταίος πρότεινε να δημοσιευτεί μια εργασία το συντομότερο δυνατό. Η εργασία δημοσιεύτηκε το 1953 στο περιοδικό Science. «Απλώς ενεργοποιώντας τη σπίθα σε ένα βασικό πείραμα προ-βιοτικών θα αποδώσει 11 από τα 20 αμινοξέα», είπε ο Miller σε μια συνέντευξη το 1996. Η αρχική συσκευή εκτίθεται στο Μουσείο Φύσης και Επιστήμης του Ντένβερ από το 2013.
Δείτε ακόμα: Οι κομήτες που σφυροκοπούσαν τη Γη άλλαξαν τα επίπεδα οξυγόνου της
Ο Miller πέθανε το 2007. Λίγο πριν πεθάνει, ένας από τους μαθητές του, ο Jeffrey Bada, τώρα στο Πανεπιστήμιο του Σαν Ντιέγκο, κληρονόμησε όλο τον αρχικό εξοπλισμό του μέντορά του. Αυτός περιλάμβανε πολλά κουτιά γεμάτα με φιαλίδια αποξηραμένων υπολειμμάτων από το αρχικό πείραμα. Αυτά τα δείγματα του 1952 αναλύθηκαν εκ νέου το επόμενο έτος χρησιμοποιώντας τις πιο πρόσφατες μεθόδους χρωματογραφίας, αποκαλύπτοντας ότι το αρχικό πείραμα παρήγαγε στην πραγματικότητα ακόμη περισσότερες ενώσεις (25) από όσες είχαν αναφερθεί εκείνη την εποχή.
Ο Miller είχε επίσης πραγματοποιήσει πρόσθετα πειράματα προσομοίωσης συνθηκών παρόμοιες με εκείνες μιας ηφαιστειακής έκρηξης πλούσιας σε υδρατμούς, που περιλάμβανε ψεκασμό ατμού από ένα ακροφύσιο. Ο Bada και αρκετοί συνάδελφοί του ανέλυσαν εκ νέου τα αρχικά δείγματα από αυτά τα πειράματα και βρήκαν ότι αυτό το περιβάλλον παρήγαγε 22 αμινοξέα, πέντε αμίνες και αρκετά υδροξυλιωμένα μόρια. Έτσι τα αρχικά πειράματα ήταν ακόμη πιο επιτυχημένα από ό,τι κατάλαβαν οι Miller και Urey.
Υπήρξαν πολλά ακόμα πειράματα σχετικά με την αβιογένεση τις επόμενες δεκαετίες, αλλά ο συν-συγγραφέας Joaquin Criado-Reyes του Universidad de Granada στην Ισπανία και οι συνεργάτες του θεώρησαν ότι ένας πιθανός παράγοντας είχε παραβλεφθεί: ο ρόλος του βοριοπυριτικού γυαλιού που περιείχε τις φιάλες και τους σωλήνες που είχε χρησιμοποιήσει ο Miller. Παρατήρησαν ότι η ατμόσφαιρα προσομοίωσης του Miller ήταν εξαιρετικά αλκαλική, κάτι που θα έπρεπε να προκαλέσει τη διάλυση του πυριτίου. «Ως εκ τούτου, θα μπορούσε να αναμένεται ότι κατά την επαφή του αλκαλικού νερού με το εσωτερικό τοίχωμα της φιάλης βοριοπυριτικού, ακόμη και αυτό το ενισχυμένο γυαλί θα διαλυθεί ελαφρώς, απελευθερώνοντας πυρίτιο και ίχνη άλλων οξειδίων μετάλλων στον ατμό», έγραψαν οι επιστήμονες.
Για να ελέγξει την υπόθεσή της, η ομάδα του Criado-Reyes αναδημιούργησε τρεις εκδόσεις του πειράματος Miller-Urey, χρησιμοποιώντας κυρίως τα ίδια χημικά και τον ίδιο εξοπλισμό. Μια έκδοση χρησιμοποιούσε τις ίδιες φιάλες βοριοπυριτικού που είχε χρησιμοποιήσει ο Miller. Μια άλλη έκδοση χρησιμοποιούσε φιάλη τεφλόν και μια τρίτη έκδοση χρησιμοποίησε μια φιάλη τεφλόν με κομμάτια βοριοπυριτικού βυθισμένα στο νερό.
Τα αποτελέσματα: πολύ λιγότερες οργανικές ενώσεις σχηματίστηκαν στα πειράματα που χρησιμοποίησαν τις φιάλες τεφλόν.
Δείτε επίσης: UK: Πειραματικό σύστημα παράδοσης ιατρικών προμηθειών με drone
Αυτό το εύρημα υποστηρίζει την αρχική υπόθεση των συγγραφέων. Η διάβρωση στην επιφάνεια του γυαλιού (λόγω του ζεστού και καυστικού νερού που κυκλοφορεί μέσα από αυτό) παίζει βασικό ρόλο, καθώς απελευθερώνει μόρια διοξειδίου του πυριτίου στο διάλυμα. Αυτό με τη σειρά του λειτουργεί ως καταλύτης για να επιταχύνει τις χημικές αντιδράσεις μεταξύ των ατόμων αζώτου, άνθρακα και υδρογόνου που τελικά δημιουργούν οργανικά μόρια. Επιπλέον, διαπίστωσαν ότι η διάβρωση στο γυαλί σχηματίζει επίσης εκατομμύρια μικροσκοπικά κοιλώματα. Οι συγγραφείς πιστεύουν ότι αυτές οι κοιλότητες θα μπορούσαν να χρησιμεύσουν ως μικροσκοπικοί θάλαμοι αντίδρασης, επιταχύνοντας επίσης τον ρυθμό με τον οποίο σχηματίζονται οργανικά μόρια στο πείραμα. Αυτά τα αποτελέσματα συνάδουν με τις πρόσφατες προτάσεις ότι ήταν ο συνδυασμός μειωμένης ατμόσφαιρας, ηλεκτρικών καταιγίδων, βραχωδών επιφανειών πλούσιων σε πυριτικά και υγρού νερού που οδήγησε στην προέλευση της ζωής. «Ο Miller αναδημιούργησε στα πειράματά του την ατμόσφαιρα και τα νερά της πρωτόγονης Γης», κατέληξαν οι συγγραφείς. «Ο ρόλος των βράχων ήταν κρυμμένος στα τοιχώματα των αντιδραστήρων».
