在进行米勒 - 尤列实验
Summary
米勒 – 尤列实验是有关非生物合成的有机化合物可能的相关性，以生命起源的一个开拓性的研究。简单的气体被引入到玻璃装置，并进行放电，模拟雷电的在原始地球大气 – 海洋系统的影响。该实验是一个星期进行，在这之后，由它收集到的样品为生命的化学构建块分析。
Abstract
1953年，斯坦利·米勒汇报生产从简单的气态原料的生物分子，利用构造来模拟原始地球的大气 – 海洋系统的装置。米勒引入200ml水中的H 2 100毫米汞柱，200毫米汞柱的CH 4，和200毫米汞柱的NH 3进入该装置，然后进行此混合物中，在回流下，向放电了一个星期，而水是同时加热。该原稿的目的是为了给读者提供一个一般的实验方案，可以用来进行米勒 – 尤列型火花放电的实验中，使用简化的3升的反应烧瓶中。因为实验涉及暴露易燃气体高压放电，值得强调的重要步骤，减少爆炸的危险。在这项工作中所描述的一般性程序，可以外推到设计和进行各种各样的放电实验•本模拟原始行星环境。
Introduction
地球上生命起源的本质仍然是最不可思议的科学问题之一。在20世纪20年代俄罗斯生物学家亚历山大·奥帕林和英国进化生物学家和遗传学家约翰·霍尔丹提出的“原始汤”1,2的概念，描述了含有有机化合物的原始陆地海洋，可能有利于化学演化。然而，直到20世纪50年代，当化学家开始进行刻意的实验室研究旨在了解如何有机分子可能已经合成了从简单的原料，在早期地球。一到这个年底首次报道了甲酸的合成从水的CO 2的解决方案在1951年3照射。
1952年，斯坦利·米勒，然后一个研究生在芝加哥大学，走近哈罗德尤大约做实验，以评估的可能性，有机化合物对于生命起源重要的可能是早期地球上已经形成abiologically。本实验用设计来模拟原始地球定制的玻璃仪器（ 图1A）进 行。米勒的实验模仿闪电由放电对较早期的气氛气体的混合物的作用下，在液体储水器的存在下，较早期的海洋。该装置还模拟蒸发和沉淀，通过使用加热套和冷凝器的分别。关于米勒使用的设备的具体细节可以在其他地方4被发现。一周火花后，将烧瓶中的内容物明显转化。水变成浑浊，颜色偏红5和电极上的累积4黄棕色物质。这一突破性的工作被认为是第一个故意的，高效的生物分子模拟原始地球条件下合成。 </P>
图1。这两种类型在本文中讨论的设备之间的比较。用于原始米勒-尤列实验（A）和这里（B）所述的协议中使用的简化的装置经典的设备， 点击这里查看大图 。
经过1953年的出版从米勒的经典实验，火花放电实验的许多变化，例如使用其他气体混合物，进行了探索在各种可能的早期地球环境的生产生活中的重要有机化合物的合理性结果。例如，一个CH 4的</sub> / H 2 O / NH 3 / H 2 S的气体混合物，其以产生编码的含硫α-氨基酸的能力进行测试，但这些均未检出6。气相色谱-质谱（GC-MS）分析一个CH 4 / NH 3的混合物进行放电的显示，α-氨基腈，这是氨基酸的前体7的合成。 1972年，使用简单的装置，首先由破产管理署8（ 图1B）介绍，米勒和他的同事证明了这一切已在默奇森陨石被确定的日期编码α-氨基酸9和非蛋白氨基酸10的合成，通过对CH 4，N 2和少量的NH 3来放电。后，使用相同的简化的实验设计，含H 2 O的气体混合物，N 2和CH 4，CO 2，或CO被激发到斯图镝（Dy）的氰化氢，甲醛和氨基酸的产率，为大气中的碳物种11的氧化态的函数。
除了替代实验设计多年来的探索，显著解析进步，因为米勒的经典实验，最近得益于米勒存档放电实验样品的多个探测调查的发生，会比提供了便利的技术米勒有机会获得在20世纪50年代。米勒的火山实验12，于1955年4首次报道，和1958年的H 2 S含实验13被证明已经形成了更广泛和更大的丰度，众多的氨基酸和胺类比经典的实验，其中包括许多了的以前没有发现的火花放电实验。
在本文中描述的实验可以使用进行多种气体的混合物。通常情况下，在最低限度，这样的实验将包含C-气体轴承，其N-轴承气体和水。与一些规划，气体几乎任何混合物可以探讨，但是，考虑到该系统的一些化学方面是很重要的。例如，将水相的pH值可对发生有14的化学一个显著影响。
这里介绍的方法已针对指导研究者如何进行类似的米勒-尤列实验中使用的是简化的3升的反应容器，如米勒1972年出版9,10描述火花放电实验。因为本实验中涉及的高电压电弧作用于可燃性气体， 关键的是，从反应烧瓶中除去O 2，以消除爆炸的危险，它可以发生降低含碳气体，如甲烷或一氧化碳的燃烧时，或反应ÕF H 2与氧气。
有应该准备进行这里讨论的实验时，必须牢记的其他细节。首先，当与玻璃真空管道和高压气体工作，存在两个内爆的固有危险性和过度加压，因此，安全眼镜必须在任何时候都被磨损。其次，实验通常是在低于大气压力下进行的。这最大限度地减少过度施压，所述歧管和反应烧瓶中的风险。玻璃器皿可以评分等于或高于大气压力，但是，上述1个大气压的压力下，不推荐。的压力可能会增加在这些实验中作为不溶于水的H 2是从减少气体（如CH 4和NH 3）的解放。过度施压可导致密封泄漏，从而可以使大气O 2进入反应烧瓶中，从而有可能引起燃烧，从而产生爆炸。三，它应该牢记的是，修改本协议来进行实验的变化，需要仔细规划，以确保不会产生不安全的情况。第四，强烈建议在整个协议尝试这个实验，以确定他或她是否熟悉潜在的陷阱和所有必要的硬件提供到位前仔细几次准实验者阅读。最后，涉及到的可燃气体进行实验要求符合实验者的主办机构的环境健康与安全部门指引。进行任何实验之前，请遵循这些建议。在这里的协议详解的所有步骤都符合作者的主机体制环境健康与安全指南。
Protocol
Representative Results
Discussion
在这里所述的方案很多步骤都进行米勒 – 尤列型实验安全和正确的关键。首先，所有的玻璃器皿和样品处理工具，来与反应瓶或样品接触需要进行消毒。灭菌是通过彻底漂洗用超纯水（18.2MΩ厘米，<5 ppb的TOC）有关的项，然后包裹在铝箔上，在500℃下在空气中热分解为至少3小时前实现。一旦设备已经热解及在准备样品进行分析，必须小心，以避免有机污染物。被污染的风险可以通过佩戴丁腈手?…
Divulgations
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
本工作由NSF和NASA天体生物学项目的支持下，美国国家科学基金会中心的化学演化，CHE-1004570，和戈达德中心的天体生物学。 ETP要感谢由美国航天局行星生物学实习计划提供额外资金。作者还要感谢Asiri Galhena博士在成立最初的实验室设施非常宝贵的帮助。
Materials
| Glass Plugs for Manifold | Chemglass | CG-983-01 | N/A |
| High Vacuum Grease | Apiezon | N/A | Type M/N |
| Silicon High Vacuum Grease | Dow Corning | 1597418 | N/A |
| Teflon PFA Tubing | McMaster-Carr | 51805K54 | N/A |
| Ultra-Torr Vacuum Fittings | Swagelok | SS-4-UT-6 | N/A |
| Dry Scroll Vacuum Pump | Edwards | A72401905 | N/A |
| U-Tube Manometer | Alta-Robbins | 100SS | N/A |
| Tungsten Electrodes | Diamond Ground Products | TH2-1/16 | 2% thoriated |
| Methanol | Alfa Aesar | N/A | Ultrapure HPLC Grade |
| Teflon-Coated Magnetic Stir Bar | McMaster-Carr | 5678K127 | N/A |
| Gaseous NH3 | Airgas | AMAHLB | 99.99% purity |
| Gaseous CH4 | Airgas | ME UHP300 | 99.99% purity |
| Gaseous N2 | Airgas | NI UHP300 | 99.999% purity |
| Tesla Coil | Electro-Technic Products | 15001 | Model BD-50E |
| 24 Hour Plug-In Basic Timer | General Electric Company | 15119 | N/A |
| Cleaning Detergent | Alconox | 1104 | N/A |
| Toluene | Thermo Fisher Scientific | N/A | Optima Grade |
| Luna Phenyl-Hexyl HPLC Column | Phenomenex | 00G-4257-E0 | Brand: Luna |
| Formic Acid | Sigma-Alrich | F0507 | Used to make 50 mM ammonium formate |
References
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