ВОЗНИКНОВЕНИЕ ЖИЗНИ - АБИОГЕНЕЗ

Эксперименты по неорганическому синтезу органических веществ в восстановительной среде. Эксперименты Миллера

Экспериментальные подходы

Из предыдущих глав мы узнали, что в первичной бескислородной атмосфере теоретически возможен синтез "органических" молекул за счет энергии коротковолнового ультрафиолетового излучения Солнца, энергии электрических разрядов или за счет других источников энергии. Теперь эта возможность неопровержимо доказана экспериментами. Многие исследователи (и число их все растет), используя самые разные виды энергии, получили in vitro самые разнообразные "органические" вещества. Во всех этих опытах моделировались условия бескислородной атмосферы.

В литературе, цитируемой в этой главе, можно найти множество названий "органических" соединений, синтезированных таким способом. Я не специалист в этой области, и мне всегда трудно было вспоминать, какие вещества стоят за этими названиями, так часто употребляемыми в биохимической литературе. Нам понадобятся некоторые из этих формул, чтобы мы смогли уследить за удивительно быстрым развитием экспериментального подхода к проблеме происхождения жизни. Поэтому в начале главы дается список наиболее употребительных названий и формул. Это поможет читателю-неспециалисту.

Кроме рассказа о наиболее поразительных синтезах, проведенных до сих пор, мне показалось полезным включить в эту главу описание некоторых новейших методов анализа, позволивших точно определять состав продуктов синтеза, т. е. не только их общую молекулярную массу и химические свойства, но и тонкое строение молекул. В последние десятилетия аналитические методы развивались очень быстро. Без этого мы были бы не в состоянии идентифицировать соединения, образующиеся в экспериментах по синтезу.

Итак, в этой главе содержится, во-первых, расшифровка самых важных для нас химических формул, во-вторых, описание основных опытов, проведенных для проверки теории возникновения жизни естественным путем, и, в-третьих, обсуждение некоторых применяющихся в этих опытах аналитических методов. Если читателя интересует лишь общий очерк состояния проблемы, он может без ущерба пропустить эту главу, возможно, слишком специальную по своему содержанию.

Он может поверить мне на слово, что эксперименты подтверждают теорию (вспомним слова Дж. Буханана, кратко обрисовавшего положение дел в этой области, - они цитировались в начале гл. IV).

Гораздо более подробное рассмотрение вопроса можно найти в статье Поннамперумы и Гейбела [32] и в последней книге проф. Кальвина [4].

Эксперименты Миллера

Как уже говорилось, первые эксперименты по неорганическому синтезу "органических" веществ в восстановительной среде, ставшие теперь классическими, провел С. Миллер [25], бывший в ту пору студентом у Г. Юри.

Миллер использовал очень простой прибор - колбу, в которой создаются электрические разряды (схема прибора приведена на 24). Прибор заполнялся водой и различными газами. В основном использовались водород, метан и аммиак; свободный кислород в колбу не допускался. В верхней части колбы непрерывно происходили электрические разряды. Внизу кипела вода, создавая циркуляцию пара и воды через прибор, причем время от времени анализировались пробы раствора

В этих первых опытах в качестве источника энергии использовался не ультрафиолет, а искровой разряд. Это упрощало установку. Поскольку разряд дает меньше энергии, чем ультрафиолет, можно было считать, что все полученные в опыте соединения наверняка синтезировались бы и при облучении ультрафиолетом.

Оригинальные эксперименты Миллера вызвали большой интерес. К сходным опытам приступили многие ученые во всем мире, среди них американцы [3, 28, 29, 31], немцы [19] и русские [27].

Мне кажется, важнейшим результатом этих экспериментов было не только подтверждение данных Миллера, но и значительное расширение нашего кругозора. В самом деле, новейшие эксперименты отличаются большим разнообразием исходных веществ, сред, источников энергии и получаемых соединений.

Здесь невозможно рассмотреть все новейшие эксперименты по синтезу "предбиологических" систем. Удовольствуемся несколькими примерами, показывающими, как бурно развивалась эта область исследования.