經過50多年的重新發(fā)現(xiàn)的一項古老的實驗，可以證明火山 - 以及可能遠離原始地球的化學反應 - 如何在創(chuàng)造第一批氨基酸 - 生命的基石 - 中發(fā)揮作用。

1953年，化學家哈羅德·尤里(Harold Urey)和斯坦利·米勒(Stanley Miller)進行了一項具有里程碑意義的實驗，旨在模仿產生第一種氨基酸的原始條件，將混合氣體暴露在閃電般的放電狀態(tài)。五年后，在1958年，米勒對這個實驗進行了另一種變化。這一次，他將硫化氫(一種由火山噴出的氣體)添加到混合物中。[ 科學家尋找地球上最早的生命跡象 ]

但由于某種原因，米勒從未分析過硫化氫反應的產物。大約半個世紀之后，米勒的前學生杰弗里巴達，加利福尼亞斯克里普斯海洋學研究所的海洋化學家，在米勒實驗室的一個塵土飛揚的紙板箱里發(fā)現(xiàn)了舊樣本，這是Bada繼承的。(米勒于2007年去世。)

使用現(xiàn)代分析技術，Bada和他的團隊，其中包括Eric Parker，然后在Scripps，分析了反應的產物，這些產品裝在小瓶中。他們發(fā)現(xiàn)了大量有前途的分子：23 種氨基酸和4種胺，是另一種有機分子。硫化氫的加入也導致了含硫氨基酸的產生，這對于生命的化學是重要的。(其中一種，蛋氨酸，啟動蛋白質的合成。)

實驗結果 - 將火山氣體混合物(包括硫化氫，甲烷，氨氣和二氧化碳氣體)暴露在放電中 - 告訴我們火山爆發(fā)與閃電同時發(fā)生可能在合成大量和多種物種中發(fā)揮了作用帕克(現(xiàn)為佐治亞理工學院的研究生)告訴LiveScience，原始地球上生物學上至關重要的分子。

“米勒在這個實驗中使用的氣體混合物可能在全球范圍內的早期地球大氣層中無處不在，但在火山活動較重的地方可能很常見，”帕克說。

與Urey-Miller實驗平行

相比之下，1953年著名的Urey-Miller實驗將氫氣，蒸汽，甲烷和氨暴露在放電狀態(tài)。最初的結果包括更少的有機分子 - 只有五個氨基酸。然而，Bada和他的團隊重新分析了這些舊樣本以及以前未發(fā)表的現(xiàn)代技術結果，揭示了更多種類的生物重要產品。

然而，根據Bada的說法，1958年實驗的結果表明，在反應中加入硫化氫可以富集產生的有機分子混合物。

帕克說，1958年的反應 - 也包含了二氧化碳，一種未包含在早期實驗中的氣體 - 產生的混合更像是地球科學家現(xiàn)在認為構成了原始地球大氣層的混合物。

來自外太空?

氨基酸結合形成蛋白質，而蛋白質反過來形成細胞結構并控制生物體中的反應，并不是地球獨有的。根據加利福尼亞州美國宇航局艾姆斯研究中心的研究科學家斯科特桑德福德的說法，他們在隕石上被發(fā)現(xiàn)，主要是從小行星和一顆彗星中獲得的樣本。

Bada的團隊將1958年實驗產生的氨基酸與一種富含碳的隕石(稱為碳質隕石)中所含的氨基酸進行了比較。據Bada在電子郵件中告訴LiveScience，這些隕石被認為可以提供早期太陽系中發(fā)生的有機反應類型的快照。

研究人員將硫化氫實驗產生的氨基酸與幾種含碳的chrondite所含的氨基酸進行了比較。Bada寫道，有些匹配良好，而有些則沒有，這表明硫化氫在早期太陽系內某些環(huán)境中的氨基酸合成中發(fā)揮作用，但在其他環(huán)境中卻沒有。他說，雖然隕石全部來自我們的太陽系，但在宇宙其他地方的其他太陽系中也可以得到相同的結果。

桑德福德告訴LiveScience，有一種理論認為，當有機分子從太空到達地球時，地球上的生命從有機分子開始。毫無疑問，空間為陸地生命提供了許多分子構建塊，但問題是分子在開始生命方面的作用，他補充道。

“最后，如果生命試圖開始，我的猜測是這個過程對分子的來源不是很挑剔，”桑德福德說。“[早期生活]并不關心氨基酸是在太空中形成還是在地球大氣層中形成雷擊還是從熱液噴口出來 ......所以最終，生命從一個廣闊的地方獲得積木可能已經開始了各種來源。“

桑德福德的工作涉及模擬在太空中的許??多環(huán)境中發(fā)現(xiàn)的冰 - 包括彗星 - 其中含有與Urey-Miller實驗中使用的分子類似的分子，并用電離輻射轟擊它們。就像據信發(fā)生在原始地球上的反應一樣，這些模擬的宇宙冰反應合成了氨基酸。

“在某種程度上，如果你擁有正確的元素和能量，宇宙似乎很難創(chuàng)造出氨基酸，”他說。

一段有趣的科學歷史

目前尚不清楚為什么米勒從未分析他用氫硫化物實驗生產的樣品，但帕克推測它可能與硫化氫的臭雞蛋氣味有關。

“當我用手工作時，我可以自己聞到它們，”帕克說。“它不是那么強大以至于壓倒性的，但它足以說服我不要再把鼻子貼在它面前。”

但是，除了令人不快的氣味，這種體驗是令人難忘的。

帕克說：“將樣品瓶放在手中，看看斯坦利米勒在標簽上的字跡是多么的超現(xiàn)實。” “這是一個非常獨特的機會，可以追溯到他所做的事情，并能夠使用現(xiàn)代分析技術分析50年來生產的樣品，看看它們今天仍然含有什么。