Стэнли Ллойд Миллер (7 марта 1930 г. – 20 мая 2007 г.) – американский химик, который провел важные эксперименты, касающиеся происхождения жизни , продемонстрировав, что широкий спектр жизненно важных органических соединений может быть синтезирован с помощью довольно простых химических процессов из неорганических веществ. В 1952 году он провел эксперимент Миллера–Юри , который показал, что сложные органические молекулы могут быть синтезированы из неорганических предшественников. Эксперимент был широко освещен и предоставил доказательства в пользу идеи о том, что химическая эволюция ранней Земли вызвала естественный синтез органических соединений из неживых неорганических молекул . [1] [2] [3]
Стэнли Миллер родился в Окленде, Калифорния . [4] Он был вторым ребенком (после брата Дональда) Натана и Эдит Миллер, потомков еврейских иммигрантов из Беларуси и Латвии . Его отец был адвокатом и занимал должность заместителя окружного прокурора Окленда в 1927 году. Его мать была школьной учительницей, поэтому образование было естественной средой в семье. Фактически, во время учебы в средней школе Окленда его прозвали «химическим гением». Он последовал за своим братом в Калифорнийский университет в Беркли, чтобы изучать химию, главным образом потому, что он чувствовал, что Дональд сможет помочь ему с этой темой. Он получил степень бакалавра наук в июне 1951 года. Затем у него возникли финансовые проблемы: его отец умер в 1946 году, и семья осталась бедной. С помощью факультета Беркли (в то время Калифорнийский университет в Беркли не предоставлял должности научных ассистентов) он получил должность ассистента преподавателя в Чикагском университете в феврале 1951 года. Преподавание обеспечивало основные средства для аспирантуры.
Миллер поступил в докторантуру Чикагского университета в сентябре 1951 года. Он лихорадочно искал тему для диссертации, встречался с профессорами и предпочитал теоретические проблемы экспериментам, которые, как правило, были трудоемкими. Сначала он работал с физиком-теоретиком Эдвардом Теллером над синтезом элементов . Следуя университетской традиции, согласно которой аспиранты посещали семинары, он посетил химический семинар лауреата Нобелевской премии Гарольда Юри о происхождении Солнечной системы и идее о том, что органический синтез возможен в восстановительной среде, такой как атмосфера примитивной Земли. Миллер был чрезвычайно вдохновлен.
После года бесплодной работы с Теллером и перспективы того, что Теллер покинет Чикаго, чтобы работать над водородной бомбой, Юри обратился к Миллеру в сентябре 1952 года с новым исследовательским проектом. Юри не сразу воспринял интерес Миллера к добиологическому синтезу: не было сделано ни одной успешной работы. Юри предложил Миллеру поработать с таллием в метеоритах. Проявив настойчивость, Миллер убедил Юри поэкспериментировать с электрическими разрядами в газах.
Эксперименты обнаружили доказательства производства аминокислот в реакционном сосуде. Юри или Миллер боялись, что частички экскрементов мух могут быть источником аминокислот (или их так упрекали одноклассники). Экскременты не были источником; результатом стала демонстрация того, что « органические » химические соединения могут быть получены чисто неорганическими процессами. Миллер получил докторскую степень в 1954 году и прочную репутацию. [5] Благодаря спектроскопическим наблюдениям за звездами теперь хорошо известно, что сложные органические соединения образуются из газов богатых углеродом звезд. Фундаментальный вопрос — связь между «пребиотическими органическими» соединениями и происхождением жизни — остался.
После получения докторской степени Миллер перевелся в Калифорнийский технологический институт в качестве стипендиата FB Jewett в 1954 и 1955 годах. Здесь он работал над механизмом, участвующим в синтезе амино- и гидроксикарбоновых кислот . Затем он присоединился к кафедре биохимии в Колледже врачей и хирургов Колумбийского университета в Нью-Йорке , где проработал следующие пять лет. Когда был основан новый Калифорнийский университет в Сан-Диего , он стал первым доцентом кафедры химии в 1960 году, доцентом в 1962 году, а затем полным профессором в 1968 году. [2] [3]
Он руководил 8 аспирантами, включая Джеффри Л. Баду . [6] Он также был соавтором книги «Происхождение жизни на Земле». [7]
Эксперимент Миллера был описан в его технической статье в выпуске журнала Science от 15 мая 1953 года [ 8 ] , которая превратила концепцию научных идей, касающихся происхождения жизни, в респектабельное эмпирическое исследование. [9] Его исследование стало классическим определением научной основы происхождения жизни в учебнике или, более конкретно, первым окончательным экспериментальным доказательством теории «первичного бульона» Опарина и Холдейна . Юри и Миллер разработали модель для моделирования состояния океана и атмосферы примитивной Земли, используя непрерывный поток пара в смесь метана (CH 4 ), аммиака (NH 3 ) и водорода (H 2 ). Затем газообразная смесь была подвергнута электрическому разряду, который вызвал химическую реакцию. После недели реакции Миллер обнаружил образование аминокислот , таких как глицин , α- и β- аланин , с помощью бумажной хроматографии . Он также обнаружил аспарагиновую кислоту и гамма-аминомасляную кислоту , но не был уверен в них. Поскольку аминокислоты являются основными структурными и функциональными компонентами клеточной жизни, эксперимент показал возможность естественного органического синтеза для возникновения жизни на Земле. [10] [11]
Миллер показал свои результаты Юри, который предложил немедленную публикацию. Юри отказался быть соавтором, чтобы Миллер не получил ни малейшего признания. Рукопись с Миллером в качестве единственного автора была представлена в журнал Science 10 февраля 1953 года. Прождав несколько недель, Юри запросил и написал председателю редакционной коллегии 27 февраля об отсутствии действий по рассмотрению рукописи. Прошел месяц, но решения так и не было. 10 марта разгневанный Юри потребовал вернуть рукопись, и сам представил ее в Journal of the American Chemical Society 13 марта. К тому времени редактор Science , по-видимому, раздраженный инсинуацией Юри, написал напрямую Миллеру, что рукопись должна быть опубликована. Затем Миллер отозвал рукопись из Journal of the American Chemical Society . [12]
Миллер продолжал свои исследования до своей смерти в 2007 году. По мере того, как знания о ранней атмосфере Земли прогрессировали, а методы химического анализа совершенствовались, он продолжал совершенствовать детали и методы. Ему удалось не только синтезировать все больше и больше разновидностей аминокислот, он также произвел широкий спектр неорганических и органических соединений, необходимых для клеточного строительства и метаболизма. [13] В поддержку этого ряд независимых исследователей также подтвердили диапазон химических синтезов. [14] [15] [16] [17] С недавним открытием, что, в отличие от первоначальной экспериментальной гипотезы Миллера о сильно восстановительном состоянии, примитивная атмосфера могла быть совершенно нейтральной, содержащей другие газы в разных пропорциях. [18] Последние работы Миллера, опубликованные посмертно в 2008 году, все же преуспели в синтезе ряда органических соединений с использованием таких условий. [19]
В 1972 году Миллер и его коллеги повторили эксперимент 1953 года, но с новыми автоматическими химическими анализаторами, такими как ионообменная хроматография и газовая хроматография - масс-спектрометрия . Они синтезировали 33 аминокислоты, включая 10, которые, как известно, встречаются в природе в организмах. Они включали все основные альфа-аминокислоты, обнаруженные в метеорите Мерчисон , который упал на Австралию в 1969 году. [20] Последующий эксперимент с электрическим разрядом фактически дал больше разнообразных аминокислот, чем в метеорите. [21]
Незадолго до смерти Миллера среди его лабораторных материалов в университете были найдены несколько коробок с пробирками с высушенными остатками. В записке говорилось, что некоторые из них были из его оригинальных экспериментов 1952-1954 годов, проведенных с использованием трех различных аппаратов, и один из 1958 года, в котором впервые в газовую смесь был включен сероводород (H 2 S), результат, который никогда не был опубликован. В 2008 году его студенты повторно проанализировали образцы 1952 года, используя более чувствительные методы, такие как высокоэффективная жидкостная хроматография и жидкостная хроматография-времяпролетная масс-спектрометрия. Их результат показал синтез 22 аминокислот и 5 аминов, что свидетельствует о том, что оригинальный эксперимент Миллера произвел гораздо больше соединений, чем было фактически сообщено в 1953 году. [22] Несообщенные образцы 1958 года были проанализированы в 2011 году, из которых были обнаружены 23 аминокислоты и 4 амина, включая 7 сернистых соединений. [1] [23] [24] [25]
Миллер перенес серию инсультов, начавшихся в ноябре 1999 года, которые все больше подавляли его физическую активность. Он жил в доме престарелых в National City , к югу от Сан-Диего, и умер 20 мая 2007 года в близлежащей больнице Paradise Hospital. У него остались брат Дональд и его семья, а также его партнерша Мария Моррис. [10]
Миллер запомнился своими работами, касающимися происхождения жизни (и он считался пионером в области экзобиологии ), естественного возникновения клатратных гидратов и общих механизмов действия анестезии . Он был избран в Национальную академию наук США в 1973 году. Он был почетным советником Высшего совета по научным исследованиям Испании в 1973 году. Он был награжден медалью Опарина Международным обществом по изучению происхождения жизни в 1983 году и был его президентом с 1986 по 1989 год. [10]
За свою жизнь он был неоднократно номинирован на Нобелевскую премию . [26]
Премия Стэнли Л. Миллера для учёных моложе 37 лет была учреждена Международным обществом по изучению происхождения жизни в 2008 году. [27]
{{cite journal}}: CS1 maint: несколько имен: список авторов ( ссылка )