באדיבות וויקיפדיה
לא ניתן לשוחח על מקור החיים בכדור הארץ מבלי להזכיר את הניסוי של מילר-יורי. מעט מאוד ידוע על התנאים בכדור הארץ בזמן שהחיים החלו להיווצר. הרולד יורי והסטודנט שלו, סטנלי מילר, היו בין המדענים הראשונים שנתנו את דעתם על התנאים ששררו בכדור הארץ הקדמון. הם ביצעו ניסויים שחוזרים על עצמם בגרסאות שונות החל מהגרסה המקורית, במשך למעלה מחמישה עשורים. עבודתם נעשתה לבסיס הידע עבור חוקרים הלומדים את הכימיה של ראשית החיים בכדור הארץ.
למרות שמדענים ממשיכים לאסוף נתונים חדשים השופכים אור על הנושא, עדיין קיים ויכוח נוקב על הרכב האטמוספרה הקדומה של כדור הארץ. מהו הקשר בין האטמוספירה למקור החיים? ראוי לציין שההרכב הכימי של האטמוספירה משפיע בדרך ישירה על סוגי התגובות הכימיות המתרחשות על פני כדור הארץ, וכתוצאה מכך משפיע גם על התנאים שבמסגרתם נוצרו החיים. בהתבסס על עבודה שעסקה ב"מקור החיים" של המדען הרוסי אלכסנדר אופרין ב- 1938, הציע מילר שהחיים נוצרו בתקופה שבה האטמוספרה של כדור הארץ הייתה מורכבת מתאן, אמוניה, מים ומימן. היה זה הרכב כימי שונה למדי מההרכב של האטמוספירה כיום המכילה בעיקר חנקן, חמצן, וגזים אחרים. מילר הכניס את המולקולות האלה לבקבוק אטום, יצר פריקה חשמלית, והניח למערכת לעבור מחזור התפרקויות במשך שבוע ימים. תוצאות מחקריו השפיעו על המחקר בתחום זה במשך למעלה מחמישים שנה.
המנגנון המקורי ששימש את מילר ויורי היה פשוט למדי בהשוואה להתקנים המקובלים כיום. מדובר בהתקן המורכב בעיקר משני בקבוקי זכוכית המחוברים באמצעות צינורות זכוכית. בקבוק אחד הכיל מים במצב רתיחה, שבו גזים ומולקולות אחרות יכלו להצטבר. הבקבוק השני (הממוקם מעל הבקבוק הרותח) שימש כמקום שבו גזים יכלו להצטבר ולהתערבב יחד. בבקבוק זה התרחשו התפרקויות חשמליות, שנוצרו באמצעות סליל השראה, ונועדו לדמות ברקים שיצורו רדיקלים חופשיים.
באידבות Astropedia Textbook
הליך הניסוי אף הוא היה פשוט. בתחילה הוסיפו מים לבקבוק הרותח. אחר-כך רוקנו את המכשיר מאוויר. לאחר שהאוויר נשאב, הזרימו לתוך המכשיר גז מימן (H2), מתאן (CH4) ואמוניה (NH3). לבסוף, המים בתוך הבקבוק התחתון הגיעו לרתיחה והפריקה החשמלית החלה. המערכת הוסיפה לפעול ברציפות במשך שבוע.
מילר, כמו כל מדען טוב, רשם הערות רבות לגבי התהליכים שהתרחשו בתוך מערכת הניסוי במהלך השבוע. אחרי היום הראשון, המים בבקבוק הפכו ורודים. ככל שהניסוי התקדם, תערובת הגזים הלכה ונעשתה אדומה יותר ויותר והופיע גם ערפל קל. לאחר שהניסוי הושלם, החליטו מילר ויורי שהעננות, או העכירות, של התערובת נובעת מסיליקון המצוי בזכוכית. הצבע האדמדם, לעומת זאת, נבע מתרכובות אורגניות שהתחברו לסיליקה. למרות שקשה היה לראות זאת בהתחלה, מילר גם ציין הופעתן של מולקולות אורגניות צהובות.
בסוף השבוע, מילר אסף את התוצרים שהופיעו במכשיר הניסוי, ובחן את ההרכב של חומצות אמינו באמצעות כרומטוגרפיה. בדיקות ראשוניות אישרו את נוכחותם של גליצין, אלפא-אלנין ובטא-אלנין, והצביעו על קיומן של חומצה אספרטית וחומצה אלפא-אמינו-בוטיקית. רשימה זו של חומצות אמינו עדיין נמצאת מרחק רב מ- 20 חומצות האמינו הנפוצות ביצורים חיים על פני כדור הארץ. עם זאת, מילר ויורי חשדו כי גם חומצות אמינו אחרות נמצאות במערכת הניסוי, אך בכמויות קטנות מאד שלא ניתן היה לזהותן.
באדיבות Astropedia Textbook
כוונתו של מילר לא הייתה לנסות ולייצר חומצות אמינו. כוונתו המקורית הייתה לחקור את התנאים המוקדמים ששררו בכדור הארץ, ולבחון מה תהיינה התוצאות הטבעיות של תנאים אלה. מילר גילה כי למרות שהתנאים בהם עבד לא היו אופטימליים, הרי שיצירה של מולקולות אורגנית עשויה להיות תוצאה טבעית במהלך ההיסטוריה של כדור הארץ. יתרה מזו, מילר ויורי הוסיפו לחקור את דרך יצירתן של חומצות אמינו על ידי פיתוח מכשירים יעילים יותר ושינוי תנאי האטמוספירה הראשוניים בסביבה שאותה בחנו.
מדענים הלומדים את האטמוספירה של כדור הארץ הקדמון מאמינים כי המרכיבים האטמוספריים העיקריים היו שונים מאלה שהוצעו לראשונה על ידי אורפין ונבדקו מאוחר יותר על ידי יורי. ג'יימס קסטינג מאוניברסיטת פנסילבניה הציע כי הרכב האטמוספירה של כדור הארץ לאחר ההפגזה הכבדה נשלט על ידי פחמן דו חמצני וחנקן, והכיל כמויות קטנות של חד תחמוצת הפחמן, גז מימן, וגזי גופרית בכמויות קטנות. כיום, במקום סדרה פשוטה של בקבוקי זכוכית המחוברים על ידי צינורות ואטמים, המדענים משתמשים במודלים ממוחשבים ומשוואות מתמטיות כדי לדמות את התנאים ששררו בכדור הארץ הקדמון. אם לא נצליח לפתח מכונת זמן, לעולם לא נדע מה היה בדיוק בראשית כוכב הלכת שלנו. אבל באמצעות תצפיות טובות וניתוח ביקורתי של כל המדענים בתחום, אנו בהחלט מתקרבים לתיאוריות אפשריות גבי ראשית כדור הארץ. הניסוי של מילר-יורי פסע רק כמה צעדים ראשוניים ומהוססים לאורך הדרך, שמתחילה במולקולות פשוטות ומסתיימת בתא. אבל הוא זיהה כמה ממרכיבי הליבה של החיים, היכולים להיווצר במהירות ובטבעיות, על ידי ריכוז מולקולות כימיות פשוטות והוספת אנרגיה. תהליך המצביע על התקדמות מפשטות למורכבות.
Author: Chris Impey