试管里重演生命起源

  1953年,美国芝加哥大学一位年仅23岁的年轻研究生米勒所进行的实验震动了整个生物学界,他在试管中模拟原始大气的情况,得到了组成生命的重要物质——氨基酸。
  米勒是诺贝尔奖金获得者、著名化学家尤里(1893—1981)的研究生。尤里首先从化学过程来考虑太阳系中行星的演化过程,提出原始地球的大气是由甲烷、氨、水、氢等组成的还原性大气,在地球出现了生命后,由于光合作用,还原性大气才逐渐变成现在的氧化性大气。前生命物质就是在地球这种还原性大气中形成的。
  尤里的学说深深吸引了米勒。他想,如果模拟原始地球的还原性大气,再模仿当时经常出现的雷鸣闪电,很可能会产生氨基酸。不过,当时也有人认为这简直是异想天开,自然界用了几十亿年时间才产生的氨基酸,怎么可能一下从试管里产生出来呢?
  初生牛犊不怕虎。米勒别出心裁地设计制造了一套奇特的装置。他先把球形玻璃管抽成真空,再用130 ℃的高温消毒18小时,然后将甲烷、氨、氢气装入瓶中,并通入水蒸汽,使其不断循环,使它们的比例和原始大气基本相同,同时模拟原始地球大气层雷鸣闪电的自然条件,连续进行火花放电,这样小小的试管好比浓缩了的原始地球,重演了几十亿年前发生的惊天动地的一幕。开始时氨的浓度徐徐下降,随之氰化氢被合成、醛被合成……。
  经过八天八夜,奇迹出现了,米勒竟然得到了几种组成生命不可缺少的蛋白质的原料——氨基酸和其他有机物。其中有甘氨酸、丙氨酸、谷氨酸和天门冬氨酸,它们与天然蛋白质中的完全相同。这就是著名的尤里—米勒实验。
  米勒的实验向我们再现了几十亿年之前发生在原始地球上由无机物形成有机物的生动一幕,为生命起源的“化学进化”提供了重要证据,同时创造了模拟实验的方法,使生命起源的研究开始成为实验科学。
  米勒的实验立即在全世界引起了巨大反响,全世界不少科学家重复并证实了米勒的实验。原始地球上除了雷鸣闪电外,可能还有其他能源,如紫外线、太阳能、X射线、γ射线等,人们又用这些能源来进行模拟实验,并变换试管中“原始大气”的组成,或模拟原始大气,或模拟原始海洋,或模拟海陆交替处的黏土和矿物,得到了一个个鼓舞人心的结果。人们不仅得到了氨基酸,而且还得到了组成核酸的基本物质嘌呤、嘧啶、核糖和脱氧核糖等,组成蛋白质的20种氨基酸已全部通过人工模拟自然条件的方法制成。
  
  用科学实验探索生命起源的新阶段开始了。