การทดลองเก่า ๆ ที่ค้นพบหลังจากผ่านไปนานกว่า 50 ปีอาจแสดงให้เห็นว่าภูเขาไฟ - และปฏิกิริยาทางเคมีอาจอยู่ห่างจากโลกดั้งเดิมในอวกาศ - มีบทบาทในการสร้างกรดอะมิโนตัวแรก
ในปี 1953 นักเคมี Harold Urey และ Stanley Miller ได้ทำการทดลองสถานที่สำคัญเพื่อเลียนแบบเงื่อนไขดึกดำบรรพ์นั่นสร้างกรดอะมิโนตัวแรกโดยการเปิดเผยการผสมของก๊าซกับการปล่อยไฟฟ้าที่เหมือนฟ้าผ่า ห้าปีต่อมาในปี 1958 มิลเลอร์ได้ทำการเปลี่ยนแปลงอีกครั้งในการทดลองนี้ คราวนี้เขาเพิ่มไฮโดรเจนซัลไฟด์ก๊าซพ่นออกมาจากภูเขาไฟเพื่อผสม -นักวิทยาศาสตร์ตามหาสัญญาณของชีวิตที่เก่าแก่ที่สุดบนโลก] แต่ด้วยเหตุผลบางอย่างมิลเลอร์ไม่เคยวิเคราะห์ผลิตภัณฑ์ของปฏิกิริยาไฮโดรเจนซัลไฟด์ ประมาณครึ่งศตวรรษต่อมา Jeffrey Bada อดีตนักศึกษาของมิลเลอร์นักเคมีทางทะเลที่สถาบันสมุทรศาสตร์ Scripps ในแคลิฟอร์เนียค้นพบตัวอย่างเก่า ๆ ในกล่องกระดาษแข็งที่เต็มไปด้วยฝุ่นในห้องปฏิบัติการของมิลเลอร์ซึ่ง Bada สืบทอดมา (มิลเลอร์เสียชีวิตในปี 2550)
การทดลองเก่าการวิเคราะห์ใหม่
ด้วยการใช้เทคนิคการวิเคราะห์ที่ทันสมัย Bada และทีมงานของเขาซึ่งรวมถึง Eric Parker จากนั้นที่ Scripps วิเคราะห์ผลิตภัณฑ์ของปฏิกิริยาซึ่งตั้งอยู่ในขวดขนาดเล็ก พวกเขาพบโมเลกุลที่มีแนวโน้มมากมาย: 23กรดอะมิโนและเอมีนสี่ตัวโมเลกุลอินทรีย์อีกประเภทหนึ่ง การเติมไฮโดรเจนซัลไฟด์ได้นำไปสู่การสร้างกรดอะมิโนที่มีซัลเฟอร์ซึ่งมีความสำคัญต่อเคมีของชีวิต (หนึ่งในนั้นคือ methionine เริ่มต้นการสังเคราะห์โปรตีน)
ผลของการทดลอง - ซึ่งสัมผัสกับการผสมผสานของก๊าซภูเขาไฟรวมถึงไฮโดรเจนซัลไฟด์, มีเธน, แอมโมเนียและก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์กับการปล่อยไฟฟ้า - บอกเราว่าการปะทุของภูเขาไฟที่สอดคล้องกับฟ้าผ่าอาจมีบทบาทในการสังเคราะห์ LiveScience
“ ส่วนผสมของก๊าซมิลเลอร์ที่ใช้ในการทดลองนี้น่าจะไม่แพร่หลายตลอดบรรยากาศของโลกต้นในระดับโลก แต่อาจเป็นเรื่องธรรมดาในระดับท้องถิ่นที่มีกิจกรรมภูเขาไฟหนัก” ปาร์กเกอร์กล่าว
ขนานกับการทดลอง Urey-Miller
จากการเปรียบเทียบการทดลอง UREY-Miller ที่มีชื่อเสียงในปี 1953 ได้สัมผัสไฮโดรเจนไอน้ำมีเธนและแอมโมเนียเพื่อปล่อยไฟฟ้า ผลลัพธ์เบื้องต้นรวมถึงโมเลกุลอินทรีย์ที่น้อยลง - มีกรดอะมิโนเพียงห้าตัวเท่านั้น อย่างไรก็ตาม Bada และทีมของเขาวิเคราะห์ตัวอย่างเก่า ๆ เหล่านี้อีกครั้งนอกเหนือจากผลลัพธ์ที่ไม่ได้เผยแพร่ก่อนหน้านี้ด้วยเทคนิคที่ทันสมัยเผยให้เห็นผลิตภัณฑ์ที่มีความสำคัญทางชีววิทยาที่หลากหลายมากขึ้น
อย่างไรก็ตามผลการทดลองในปี 1958 แสดงให้เห็นว่าการเพิ่มไฮโดรเจนซัลไฟด์ให้กับปฏิกิริยาช่วยเพิ่มส่วนผสมของโมเลกุลอินทรีย์ที่ผลิตขึ้นตาม Bada
ปฏิกิริยา 1958 - ซึ่งรวมคาร์บอนไดออกไซด์ซึ่งเป็นก๊าซที่ไม่รวมอยู่ในการทดลองก่อนหน้านี้ - สร้างการผสมผสานเช่นที่นักธรณีวิทยาตอนนี้เชื่อว่าสร้างบรรยากาศของโลกยุคแรก
จากนอกอวกาศ?
กรดอะมิโนซึ่งรวมกันเป็นโปรตีนซึ่งในทางกลับกันก่อให้เกิดโครงสร้างของเซลล์และปฏิกิริยาการควบคุมในสิ่งมีชีวิตนั้นไม่ได้มีลักษณะเฉพาะกับโลก พวกเขาพบในอุกกาบาตส่วนใหญ่มาจากตัวอย่างที่ได้มาจากดาวเคราะห์น้อยและจากหนึ่งดาวหางสก็อตต์แซนฟอร์ดนักวิทยาศาสตร์การวิจัยที่นาซ่าศูนย์วิจัยอาเมสในแคลิฟอร์เนีย
ทีมงานของ Bada เปรียบเทียบกรดอะมิโนที่ผลิตโดยการทดลองในปี 1958 กับที่มีอยู่ในอุกกาบาตที่อุดมด้วยคาร์บอนชนิดหนึ่งหรือที่รู้จักกันในชื่อ chrondite คาร์บอน อุกกาบาตเหล่านี้เชื่อว่าจะให้ภาพรวมของประเภทของปฏิกิริยาอินทรีย์ที่เกิดขึ้นในช่วงต้นระบบสุริยจักรวาลBada บอก Livescience ในอีเมล
นักวิจัยเปรียบเทียบกรดอะมิโนที่ผลิตโดยการทดลองไฮโดรเจนซัลไฟด์กับสิ่งที่อยู่ในคาร์บอนหลายชนิด บางคนเข้ากันได้ดีในขณะที่คนอื่นไม่ได้แนะนำว่าไฮโดรเจนซัลไฟด์มีบทบาทในการสังเคราะห์กรดอะมิโนในสภาพแวดล้อมบางอย่างภายในระบบสุริยะยุคแรกของเรา แต่ไม่ใช่ในอื่น ๆ Bada เขียน แม้ว่าอุกกาบาตทั้งหมดมาจากระบบสุริยจักรวาลของเรา แต่ผลลัพธ์เดียวกันก็คาดว่าจะเกิดขึ้นในระบบสุริยจักรวาลอื่น ๆ ในจักรวาลเขากล่าว
มีทฤษฎีที่ว่าชีวิตบนโลกได้เริ่มต้นการกระโดดจากโมเลกุลอินทรีย์เมื่อพวกเขามาถึงบนโลกจากอวกาศแซนฟอร์ดบอกกับ LiveScience ไม่ต้องสงสัยเลยว่าอวกาศจะมอบการสร้างโมเลกุลส่วนใหญ่สำหรับชีวิตภาคพื้นดิน แต่คำถามคือบทบาทที่โมเลกุลเล่นในการเริ่มต้นชีวิตเขากล่าวเสริม
“ ในท้ายที่สุดถ้าชีวิตกำลังพยายามเริ่มต้นฉันเดาว่ากระบวนการไม่ได้จู้จี้จุกจิกเกี่ยวกับที่โมเลกุลมาจากไหน” แซนฟอร์ดกล่าว "[ชีวิตตอนต้น] ไม่สนใจว่ากรดอะมิโนนั้นเกิดขึ้นในอวกาศหรือมีสายฟ้าฟาดในชั้นบรรยากาศของโลกหรือออกมาจากช่องระบายความร้อนใต้พิภพ…ดังนั้นในที่สุดก็เป็นไปได้ที่ชีวิตเริ่มต้นจากการรับหน่วยการสร้างจากแหล่งข้อมูลที่หลากหลาย”
งานของแซนฟอร์ดเกี่ยวข้องกับการจำลองไอซีส์ที่พบในสภาพแวดล้อมหลายอย่างในอวกาศ-รวมถึงดาวหาง-ซึ่งมีโมเลกุลคล้ายกับที่ใช้ในการทดลอง UREY-Miller และทิ้งระเบิดด้วยรังสีไอออไนซ์ และเช่นเดียวกับปฏิกิริยาที่เชื่อกันว่าเกิดขึ้นบนโลกยุคแรก ๆ ปฏิกิริยาน้ำแข็งของจักรวาลจำลองเหล่านี้สังเคราะห์กรดอะมิโน
“ ในบางระดับจักรวาลดูเหมือนจะมีสายแข็งในการสร้างกรดอะมิโนหากคุณมีองค์ประกอบที่เหมาะสมและพลังงาน” เขากล่าว
ประวัติศาสตร์วิทยาศาสตร์ที่มีกลิ่นเหม็น
ยังไม่ชัดเจนว่าทำไมมิลเลอร์ไม่เคยวิเคราะห์ตัวอย่างที่เขาผลิตด้วยการทดลองไฮโดรเจน-ซัลไฟด์ แต่ปาร์กเกอร์คาดการณ์ว่ามันอาจมีบางอย่างเกี่ยวกับกลิ่นหอมของไฮโดรเจนซัลไฟด์-
“ เมื่อฉันทำงานกับพวกเขาด้วยมือฉันได้กลิ่นพวกเขาเอง” ปาร์กเกอร์กล่าว “ มันไม่แข็งแรงนักที่จะเอาชนะได้ แต่มันก็แข็งแกร่งพอที่จะโน้มน้าวให้ฉันไม่ติดจมูกของฉันไว้ข้างหน้าอีกครั้ง”
แต่กลิ่นที่ไม่พึงประสงค์ประสบการณ์นั้นเป็นสิ่งที่น่าจดจำ
“ มันเป็นเรื่องเซอร์เรียลที่จะถือขวดตัวอย่างไว้ในมือของคุณและดูลายมือของสแตนลีย์มิลเลอร์บนฉลาก” ปาร์กเกอร์กล่าว "มันเป็นโอกาสที่ไม่เหมือนใครที่จะย้อนเวลากลับไปและดูสิ่งที่เขาทำและสามารถใช้เทคนิคการวิเคราะห์ที่ทันสมัยเพื่อวิเคราะห์ตัวอย่างที่ผลิตมานานกว่า 50 ปีและดูสิ่งที่พวกเขายังมีอยู่ในปัจจุบัน"
งานของพวกเขาได้รับการตีพิมพ์ในสัปดาห์นี้ในการดำเนินการตามกฎหมายของ National Academy of Sciences
คุณสามารถติดตามได้LiveScience นักเขียน Wynne Parry บน Twitter@wynne_parry-
