Przystanek nauka - portal Uniwesytetu Śląskiego w Katowicach

Założenia eksperymentu opierały się na hipotezie, że atmosfera planety w tamtym czasie miała mocno redukujący charakter i sprzyjała syntezie związków organicznych z nieorganicznych.

Naukowiec, wraz z promotorem swojej pracy doktorskiej Haroldem Ureyem, skonstruowali aparaturę symulującą warunki panujące na Ziemi zaledwie kilkaset milionów lat po jej powstaniu. Był to zamknięty układ naczyń i rurek, w których krążyła mieszanina wodoru, amoniaku, metanu i pary wodnej. Ten gazowy koktajl był następnie schładzany, dzięki czemu następowało skraplanie, co było symulacją deszczu tworzącego na dnie naczynia imitację pierwotnego oceanu (tzw. pierwotnej zupy). W kolejnym etapie płyn podgrzewano, w wyniku czego parował on do innego naczynia. W parze imitującej chmury wczesnej Ziemi naukowcy wywoływali wyładowania elektryczne imitujące pioruny. W wyniku schłodzenia substancja ponownie się skraplała i cykl się powtarzał. 

Odtwarzając atmosferę pradawnej Ziemi i wywołując w niej wyładowania elektryczne, Miller zdołał otrzymać proste aminokwasy (alaninę, glicynę, kwas asparaginowy i glutaminowy), a zatem wykazał możliwość uzyskania podstawowych składników organizmów żywych z materii nieożywionej. Co ciekawe, wiele lat później, w 2008 roku, przebadano ponownie wyniki eksperymentów Stanleya Millera, stosując współczesne metody badawcze. Nowe wyniki wykazały, że w jednym z eksperymentów Millera powstały aż 22 różne aminokwasy.

Eksperyment, a właściwie jego wyniki, spowodowały spory ferment nie tylko w środowisku naukowym: powiły się nawet głosy, że skoro powstanie życia można wyjaśnić poprzez same tylko procesy naturalne, to Bóg jest niepotrzebny. Ewolucjoniści twierdzili, że skoro jest możliwe uzyskanie w sposób samorzutny prostych aminokwasów, to przy odpowiednio długim czasie, będzie można w ten sam sposób uzyskać białko, a potem pierwszą żywą komórkę ze zdolnością do samopowielania się. Eksperyment Millera był przez wielu traktowany jako dowód na istnienie abiogenezy (teoria, według której żywe organizmy samorzutnie powstały z materii nieożywionej). Co ciekawe, taką teorię wysnuł już Arystoteles, który twierdził, że abiogeneza jest obserwowalnym faktem (np. myszy powstające z brudnego siana, szczury ze szmatek, mszyce z rosy opadającej na rośliny, pchły z gnijącej materii, muchy z mięsa itd.). Teorię Arystotelesowskiej abiogenezy obalił w 1668 roku Włoch Francesco Redi, który zauważył, że robaki obserwowane w gnijącym mięsie nie powstają samoistnie. Od tego czasu wielokrotnie wykazywano błędy w rozumowaniu tego wielkiego filozofa.

Jak można podejrzewać, wnioski wyciągane z eksperymentu Millera nie mogły podobać się kreacjonistom. Głosili oni, że w eksperymentach nie otrzymano białka (z którego jest zbudowane życie na Ziemi), ale też w ogóle nie jest możliwe jego sztuczne otrzymanie białka. Stawiają oni także znak zapytania w związku z istnieniem samej tzw. pierwotnej zupy. To wciąż tylko hipoteza, że istniała taka mieszanina prebiotyczna związków organicznych, która według dała początek życiu na Ziemi. Nie tylko kreacjoniści, ale wielu naukowców zarzucało Millerowi również, iż w eksperymencie tak naprawdę nie odtworzono warunków, jakie panowały w atmosferze pierwotnej Ziemi. A konkretnie chodziło o poziom tlenu i wodoru. W atmosferze beztlenowej, w której przeprowadzano eksperymenty, iskra elektryczna może doprowadzić do utworzenia interesujących cząsteczek organicznych, ale już w latach 60. zaczęły pojawiać się uzasadnione wątpliwości geochemików, czy warunki panujące na wczesnej Ziemi były dokładnie takie, jakie odtworzyli Miller i Urey. Geochemicy Heinrich D. Holland oraz Philip H. Abelson byli zwolennikami teorii, iż pierwotna atmosfera Ziemi nie pochodziła z chmur gazu międzygwiezdnego, ale z gazów uwalnianych przez ziemskie wulkany. Zauważyli, że wulkany wczesnej Ziemi nie różniły się zbytnio od współczesnych i uznali, że uwalniały one do atmosfery głównie parę wodną, dwutlenek węgla, azot i śladowe ilości wodoru. Ponieważ wodór jest najlżejszym gazem, to grawitacja Ziemi nie była w stanie go utrzymać i musiał on szybko uciec do przestrzeni kosmicznej, zaś metan i amoniak nie mogły być głównymi składnikami wczesnej atmosfery, jak założyli autorzy eksperymentu. Ponadto, skoro jeśli jednym z głównych składników pierwotnej atmosfery była para wodna, to musiał się w niej znajdować także niezwiązany tlen.

Jeśli zatem eksperyment Millera nie wyjaśnia, jak białka mogły się uformować na pierwotnej Ziemi, to może nie białka były pierwotnymi cegiełkami życia? Ale w takim razie co? Ostatnio w świecie nauki pojawiła się nowa teoria, a do roli kandydata do podstawowej cegiełki życia pretenduje RNA. Chemik Thomas Cech i biolog molekularny Sidney Altman odkryli, że RNA, uważany dotąd za cząsteczkę biernie przenoszącą informację genetyczną, może pełnić także funkcje enzymu, katalizując, czy też ułatwiając przebieg istotnych dla życia, wewnątrzkomórkowych reakcji chemicznych (za co otrzymali Nagrodę Nobla w dziedzinie chemii). Inny noblista Walter Gilbert, wysunął myśl, że pierwszy etap ewolucji dotyczy cząsteczek RNA wykazujących aktywność enzymatyczną, niezbędną do złożenia swoich kopii ze składników nukleotydowej zupy, a zatem RNA może sam się syntetyzować bez obecności białek. Jak się można domyślić i w tym przypadku są naukowcy, którzy uważają, że RNA nie nadaje się do roli pierwszego składnika życia, a poszukiwania odpowiedzi na pytanie, jak powstało życia, wciąż trwają.

Źródła:

https://www.newscientist.com/article/dn14966-volcanic-lightning-may-have-sparked-life-on-earth/
https://idzpodprad.pl/nauka/eksperyment-millera-ureya/
https://pl.wikipedia.org/wiki/Eksperyment_Stanleya_Millera
https://pl.wikipedia.org/wiki/%C5%9Awiat_RNA