查看“︁米勒-尤里实验”︁的源代码

{{Expand English|Miller-Urey experiment}}

'''米勒-尤里實驗'''（{{lang|en|Miller-Urey experiment}}）或称'''米勒实验'''（{{lang|en|Miller experiment}}）是一項模擬假設性[[地球歷史|早期地球]]環境的實驗，研究目的是測試[[自然發生|化學演化]]的發生情況。尤其是針對[[亚历山大·伊万诺维奇·奥巴林|亞歷山大·歐帕林]]與约翰·伯顿·桑驗，該學說認為早期地球環境使無機物合成[[有機化合物]]的[[化學反應|反應]]較易發生。

米勒-尤里實驗是關於[[生命起源]]的經典實驗之一，由[[芝加哥大學]]的[[史丹利·米勒]]與[[哈羅德·尤里]]於1953年主導完成，其結果以《在可能的早期地球環境下之胺基酸生成》（''A Production of Amino Acids Under Possible Primitive Earth Conditions''）為題發表<ref>{{cite journal en
 |author      = Miller S. L.
 |url         = http://www.issol.org/miller/miller1953.pdf
 |title       = Production of Amino Acids Under Possible Primitive Earth Conditions
 |journal     = Science
 |year        = 1953
 |volume      = 117
 |pages       = 528
 |doi         = 10.1126/science.117.3046.528
 |deadurl     = yes
 |archiveurl  = https://web.archive.org/web/20080228174337/http://www.issol.org/miller/miller1953.pdf
 |archivedate = 2008-02-28
}}</ref><ref>{{cite journal en
 | author=Miller S. L., and Urey, H. C
 | title=Organic Compound Synthesis on the Primitive Earth
 | url=https://archive.org/details/sim_journal-of-polymer-science_1959-04_36_130/page/245
 | journal=Science
 | year=1959 | volume=130 |pages=245 |doi=10.1126/science.130.3370.245
 }}</ref><ref>{{cite journal en
|title=The 1953 Stanley L. Miller Experiment: Fifty Years of Prebiotic Organic Chemistry
|author=A. Lazcano, J. L. Bada
|journal=Origins of Life and Evolution of Biospheres
|volume=33
|year=2004
|pages=235-242
|doi=10.1023/A:1024807125069
}}</ref>。米勒实验对后来探索前生物分子的非生物合成具有相当大的启发性，至今依然是教科书中关于生命起源的经典实验。

== 實驗方式與結果 ==
[[File:Miller-Urey experiment-zh.svg|thumb|right|240px|實驗圖解。右下燒瓶模擬海洋環境，左上燒瓶則模擬閃電。]]

在實驗中，研究者將[[水]]（H<sub>2</sub>O）、[[甲烷]]（CH<sub>4</sub>）、[[氨]]（NH<sub>3</sub>）、[[氫氣]]（H<sub>2</sub>）與[[一氧化碳]]（CO）密封於無菌狀態下的玻璃管於燒瓶內，並將其連結形成一個迴路。裝置中的一個燒瓶裝著半滿的液態水，另一個則含有一對[[電極]]。首先將液態水加熱促使其[[蒸發]]，進而產生[[水蒸氣]]；而另一燒瓶的電極通電後會產生火花，以模擬[[閃電]]。水蒸氣經過電極之後，又再度凝結並重回原先裝水的燒瓶中，使實驗得以循環進行。

於實驗開始一週後的觀察中發現，約有10%到15%的[[碳]]以有機化合物的形式存在。其中2%屬於[[胺基酸]]，以[[甘胺酸]]最多。而[[糖類]]、[[脂質]]與一些其他可構成[[核酸]]的原料也在實驗中形成；核酸本身，如[[DNA]]或[[RNA]]則未出現。在實驗中產生的各種化合物皆同時有左式與右式之[[對掌性 (化學)|鏡像異構物]]。（注：一般報導將「左式 L-form」「右式 D-form」誤译為「左旋」「右旋」，事實上幾乎所有生物化學的教材均說明生物胺基酸為「左式 L-form」，但卻大多為「右旋光性」）

除了上述实验之外，米勒还进行了其他相关的实验，但这些实验都没有发表，产物也没有进行分析。2008年，11名科学家重新分析了米勒-尤里实验留下的实验瓶样品，借助于[[高效液相色谱]]和[[质谱]]技术，他们发现该实验产生的有机化合物比原先报道的要多。<ref>{{cite journal en|author=Johnson AP, Cleaves HJ, Dworkin JP, Glavin DP, Lazcano A, Bada JL|title= The Miller Volcanic Spark Discharge Experiment|journal= Science|volume= 322|issue=5900|pages=404|doi= 10.1126/science.1161527|year=2008}}</ref>有机物数量最多的是一个模拟[[火山爆发]]情景的实验：水蒸气推动着其他气体进入一个经过改造的烧瓶中，加入抽气装置，使气体流动的速度加快。在电火花的作用下，水分子在这种情况下可以均裂生成[[羟基]][[自由基]]，再加之其他分子参与的反应，该实验一共得到了22种氨基酸，5种胺，以及很多[[羟基化]]的化合物。<ref name="NewScientist">{{cite web en |url=http://environment.newscientist.com/channel/earth/dn14966-volcanic-lightning-may-have-sparked-life-on-earth.html?feedId=online-news_rss20 |title=Volcanic lightning may have sparked life on Earth - earth - 16 October 2008 - New Scientist Environment |format= |work=NewScientist |author=Catherine Brahic |accessdate=2008-10-17 |archive-date=2008-10-20 |archive-url=https://web.archive.org/web/20081020001844/http://environment.newscientist.com/channel/earth/dn14966-volcanic-lightning-may-have-sparked-life-on-earth.html?feedId=online-news_rss20 |dead-url=no }}</ref>[[羰基硫]]可以帮助这些氨基酸缩合形成[[多肽]]。这些进一步的研究为化学演化的假说提供了证据，使生命起源的问题再次回归焦点。<ref>{{cite news | title='Lost' Miller-Urey Experiment Created More Of Life's Building Blocks | date=Oct 17, 2008 | publisher=Science Daily | url=http://www.sciencedaily.com/releases/2008/10/081016141411.htm | accessdate=2008-10-18 | archive-date=2008-10-19 | archive-url=https://web.archive.org/web/20081019111114/http://www.sciencedaily.com/releases/2008/10/081016141411.htm | dead-url=no }}</ref>

米勒实验证明：由无机物合成小分子有机物是完全有可能的。

==實驗反應式==
實驗中首先形成[[醛]]（R-CHO）與[[氰化氫]]（HCN），而兩者可作為接下來化學反應的原料，經由下列等通式生成其他化合物：

{| border=0
|式一:
|R-CHO + HCN + H<sub>2</sub>O
|<center>→</center>
|H<sub>2</sub>N-CHR-COOH
|-
|&nbsp;
|醛
|&nbsp;
|胺基酸
|}


{| border=0
|式二:
|R-CHO + HCN + 2 H<sub>2</sub>O
|<center>→</center>
|HO-CHR-COOH + NH<sub>3</sub>
|-
|&nbsp;
|醛
|&nbsp;
|羟基酸
|}

==含碳產物列表==
由初始的59000[[摩尔 (单位)|微莫耳]]（μmol）的[[甲烷]]（CH<sub>4</sub>）所形成的含碳產物<ref>Richard E. Dickerson: ''Chemische Evlution und der Ursprung des Lebens'', in ''Spektrum der Wissenschaft'', 1979, Heft 9, S. 193</ref>：

{| class="prettytable" 
|- class="hintergrundfarbe6"
!產物
!化學式
!化合物莫耳數<br />(μmol)
!每一分子的碳原子數
!碳原子莫耳數<br />(μmol)
|-
|[[甲酸]]
|<math>H-COOH</math>
|2330
|1
|2330
|- class="hintergrundfarbe8"
|[[甘氨酸]]*
|<math>H_2N-CH_2-COOH</math>
|630
|2
|1260
|-
|[[乙醇酸]]
|<math>HO-CH_2-COOH</math>
|560
|2
|1120
|- class="hintergrundfarbe8"
|[[丙氨酸]]*
|<math>H_3C-CH(NH_2)-COOH</math>
|340
|3
|1020
|-
|[[乳酸]]
|<math>H_3C-CH(OH)-COOH</math>
|310
|3
|930
|-
|[[β-丙氨酸]]
|<math>H_2N-CH_2-CH_2-COOH</math>
|150
|3
|450
|-
|[[乙酸]]
|<math>H_3C-COOH</math>
|150
|2
|300
|-
|[[丙酸]]
|<math>H_3C-CH_2-COOH</math>
|130
|3
|390
|-
|[[亞氨基二乙酸]]
|<math>HOOC-CH_2-NH-CH_2-COOH</math>
|55
|4
|220
|-
|[[肌氨酸]]
|<math>H_3C-NH-CH_2-COOH</math>
|50
|3
|150
|-
|α-氨基丁酸
|<math>H_3C-CH_2-CH(NH_2)-COOH</math>
|50
|4
|200
|-
|α-羥基丁酸
|<math>H_3C-CH_2-CH(OH)-COOH</math>
|50
|4
|200
|-
|[[琥珀酸]]
|<math>HOOC-CH_2-CH_2-COOH</math>
|40
|4
|160
|-
|[[尿素]]
|<math>H_2N-CO-NH_2</math>
|20
|1
|20
|-
|N-甲基尿素
|<math>H_2N-CO-NH-CH_3</math>
|15
|2
|30
|-
|3-氮雜己二酸
|<math>HOOC-CH_2-NH-CH_2-CH_2-COOH</math>
|15
|5
|75
|-
|N-甲基丙氨酸
|<math>H_3C-CH(NH-CH_3)-COOH</math>
|10
|4
|40
|- class="hintergrundfarbe8"
|[[穀氨酸]]*
|<math>HOOC-CH_2-CH_2-CH(NH_2)-COOH</math>
|6
|5
|30
|- class="hintergrundfarbe8"
|[[天冬氨酸]]*
|<math>HOOC-CH_2-CH(NH_2)-COOH</math>
|4
|4
|16
|-
|α-氨基異丁酸
|<math>H_3C-C(CH_3)(NH_2)-COOH</math>
|1
|4
|4
|-
|&nbsp;
|<div align="right">總計 </div>
|4916
|&nbsp;
|8944
|}

（*[[蛋白質生物合成|合成蛋白質]]的[[胺基酸]])


==參考文獻==
{{reflist|30em}}

== 外部連結 ==
* [https://web.archive.org/web/20080228174337/http://www.issol.org/miller/miller1953.pdf A Production of Amino Acids Under Possible Primitive Earth Conditions] by Stanley L. Miller

{{-}}
{{生命起源}}
{{生物学历史}}
{{Authority control}} 

[[Category:生物學實驗]]
[[Category:化學實驗]]
[[Category:生物學史]]
[[Category:生物起源]]
[[Category:1952年]]
[[Category:1953年]]
[[Category:2008年科學]]