積木游戲,大家都知道吧?我們常常把許多積木按照不同的排列方式搭建出各式各樣的積木結構:小洋樓、矮山、S形馬路……
但是,對于自然界中的“積木游戲”,我們不一定很熟悉。建造蛋白質分子的“積木游戲”就是其中的一種。
不同數量、性質的氨基酸就是那一個個“積木”,它們可以“拼”成許許多多蛋白質。可當氨基酸不夠用時,我們該怎么辦呢?
斯唐來·米勒想到了在容器里人工合成氨基酸。年僅23歲的他在1953年美國芝加哥大學的“教授會”上展示了自己的實驗方案,竟遭到了教授們的反對,他們認為人造氨基酸不可能實現。
“沒有想過的,并不意味著不可能成功。”米勒的導師尤里教授不以為然。
米勒更是自信滿滿,他說:“只要我們能模擬出原始地球的還原性大氣,再模仿當時經常電閃雷鳴的自然條件,就很有可能制造出氨基酸!”
在尤里教授的支持下,血氣方剛的米勒不顧“教授會”的反對,堅持進行實驗。
米勒設計了一種特殊的大玻璃容器。為了保證實驗制成的復雜化合物一定不是由活細胞形成的,他先把容器中的氣體抽干,使之處于真空狀態,再在130℃下,用水將容器連續消毒了18個小時。
然后,他將氨、甲烷、氫氣注入容器中,這些氣體混合的比例與推測的原始大氣基本相同。
接著,他用另一個同樣消過毒的玻璃容器將水煮沸,形成的蒸氣經過一根玻璃管進入第一個玻璃容器中。
在蒸氣的推動下,氨、甲烷和氫氣形成的混合氣體又經過另一根玻璃管回到沸騰的水中。米勒讓第二根玻璃管保持冷卻狀態,因而蒸氣在尚未滴回原來的容器前就轉變為水了。
這樣,在沸水的帶動下,氨、甲烷、氫和水蒸汽的混合物就在這套特殊的裝置中不停地循環。原始地球的還原性大氣就這樣被制造出來了。
但“電閃雷鳴”怎么模仿呢?米勒想到了用連續的電火花來模擬地球在原始時代頻繁的閃電現象。
這樣,米勒人工合成氨基酸的實驗正式開始了。
實驗進行了110個小時之后,容器中氨的濃度迅速下降,氨基酸的比例則持續上升。一個星期過去了,在實驗進行的第8天,米勒終于得到了期望的結果:在這個容器里面,出現了甘氨酸、丙氨酸、谷氨酸等重要的氨基酸。
其中,甘氨酸和丙氨酸是構成各種蛋白質的19種氨基酸“積木”中的兩種,也是所有氨基酸中最簡單的。
米勒把小小的容器變成濃縮了的原始地球,成功地合成了氨基酸,震動了整個生物學界。在探索生命起源的征途上,人類又邁出了重要的一大步。