Сидни Уолтер Фокс (24 марта 1912 г. – 10 августа 1998 г.) был биохимиком из Лос-Анджелеса, ответственным за открытия в области происхождения биологических систем. Фокс исследовал синтез аминокислот из неорганических молекул, синтез белковых аминокислот и полимеров аминокислот, называемых « протеиноидами », из неорганических молекул и тепловой энергии, и создал то, что, по его мнению, было первой в мире протоклеткой из протеиноидов и воды. Он назвал эти глобулы «микросферами». Фокс верил в процесс абиогенеза , где жизнь спонтанно организовалась из разговорно известного «первичного бульона»; объединения различных простых органических молекул, которые существовали во времена до появления жизни на Земле. Он также предположил, что его эксперименты имели условия, которые были похожи на условия первичной Земли.
В своих экспериментах Фокс продемонстрировал, что можно создавать белковоподобные структуры из неорганических молекул и тепловой энергии. Фокс продолжил создавать микросферы, которые, по его словам, очень напоминали бактериальные клетки, и пришел к выводу, что они могут быть похожи на самые ранние формы жизни или протоклетки .
Сидни Фокс был сыном Якоба Фокса, изготовителя париков, [2] и Луизы Берман, украинской иммигрантки. [3] Фокс женился на Рае Джоффе [3] Фокс, и у них было трое сыновей: Лоуренс, Рональд и Томас. Все трое его сыновей стали учеными. [4] Его семья была еврейской. [3]
Фокс получил степень бакалавра искусств в Калифорнийском университете в Лос-Анджелесе [4] по химии . [5] Затем он получил степень доктора философии в Калифорнийском технологическом институте [4] в 1940 году [6] и работал над докторской диссертацией в Лаборатории Лайнуса Полинга, где он сблизился с Лайнусом Полингом . [5]
С 1943 по 1955 год Фокс был штатным профессором в колледже штата Айова . С 1949 по 1955 год Фокс возглавлял химическое отделение экспериментальной сельскохозяйственной станции Айовы. В 1955 году Сидни У. Фокс перешёл в университет штата Флорида и занял должность профессора химии, директора океанографического института и директора института космических биологических наук. [4] В 1964 году Фокс перешёл в университет Майами, где он был профессором и директором Института молекулярной эволюции в течение 25 лет. [5] Программа поддерживалась Национальным управлением по аэронавтике и исследованию космического пространства ( НАСА ). [5] Фокс также преподавал в университете Южного Иллинойса на кафедре биологии растений в качестве почётного профессора-исследователя. [4] Оттуда Фокс перешёл в университет Южной Алабамы , где в 1993 году получил звание почётного учёного-исследователя на кафедре морских наук. [4]
За девять лет до своей смерти Фоксу сделали пятикратное шунтирование, и он пролежал в коме 13 недель. Он выжил без каких-либо серьезных нарушений и продолжил свою карьеру. [3] Фокс продолжал работать профессором до восьмидесяти лет. [4] В 1996 году, за 2 года до своей смерти, Фокс был избран членом Международного общества по изучению происхождения жизни (ISSOL). [4] Сидни Уолтер Фокс умер в понедельник, 10 августа 1998 года, в Мобиле, штат Алабама. [5]
Сидни Фокс основывал свои эксперименты на информации, найденной в эксперименте Миллера-Юри . Эксперимент Миллера-Юри был проведен ученым Стэнли Миллером под руководством Гарольда Юри в начале 1950-х годов. [7]
В эксперименте Миллера-Юри вода кипятилась в колбе с газами водородом, аммиаком и метаном. Газы протекали через аппарат мимо двух электродов, которые производили электрический заряд, действовавший как молния, которая была в атмосфере до появления жизни на Земле. Когда газы конденсировались после охлаждения, они падали обратно в кипящую колбу. То, что Стэнли Миллер обнаружил в колбе, когда он наблюдал за водой, были кислоты и аминокислоты. Аминокислоты являются необходимыми молекулами «строительного блока» для белков. Эксперимент Стэнли Миллера и Гарольда Юри предполагает, что жизнь образовалась из присутствия неорганических молекул, воды и электрического заряда. Предполагается, что эти условия аналогичны условиям первичной Земли. [7]
В 1964 году Фокс и Каору Харада провели эксперимент, давший схожие результаты. В этом эксперименте метан протекал через концентрированный раствор гидроксида аммония, а затем в горячую трубку, содержащую кварцевый песок при температуре около 1000 °C. Фокс указал, что вместо кварцевого песка можно использовать силикагель, вулканическую лаву и оксид алюминия. Затем газ поглощался холодным водным аммиаком. Результатом стали двенадцать аминокислот, подобных белкам: аспарагиновая кислота, глутаминовая кислота, глицин, аланин, валин, лейцин, изолейцин, серин, треонин, пролин, тирозин и фенилаланин. [8]
Множество других подобных экспериментов было проведено группами ученых, такими как Хейнс и Павел, Оро и Камат, а также Фокс и Виндзор, что привело к получению аминокислот. [8]
Один из первых экспериментов Фокса и Каору Харады, связанный с образованием протеиноидов, назывался «Термическая сополимеризация аминокислот в продукт, напоминающий белок». Он был проведен в феврале 1958 года. [9]
Эксперимент начался с нагревания L-глутаминовой кислоты в масляной бане. DL-аспарагиновую кислоту и смесь аминокислот добавляли к L-глутаминовой кислоте и нагревали в течение трех часов в масляной бане под слоем CO 2 . Раствор охлаждали, стеклянный контейнер, в котором он находился, натирали 20 мл воды и оставляли на ночь. В результате получался зернистый осадок. На следующий день к осадку добавляли 10 мл воды и 10 мл этанола и фильтровали. Оставшееся после фильтрации твердое вещество помещали в целлофановую диализную трубку и оставляли в водяной бане на четыре дня. Когда внутреннюю часть трубок осматривали и снимали хроматограммы, они показывали наличие полипептидных цепей. Фокс назвал эти белковоподобные структуры « протеиноидами ». Полипептидные цепи состояли из глутаминовой кислоты, аспарагиновой кислоты и аминокислот, и процентное содержание каждой из них предполагало, что расположение компонентов было неслучайным. Эксперимент должен был напоминать высыхание аминокислот в условиях, схожих с условиями первичной Земли. [9] Для полимеризации аминокислот без катализатора требуются чрезвычайно высокие температуры, около 140-180 °C. Фокс в своих публикациях говорит, что такие температуры могли быть достигнуты в трех различных сценариях на первичной Земле: горячие источники, высохшие лагуны и находящаяся под давлением вулканическая магма. [10]
Эксперимент не доказал, что белки были сформированы на первобытной Земле с использованием в первую очередь тепла, но Фокс и Каору Харада считали, что это предполагает, что если протеиноиды могут быть синтезированы с использованием только тепла и аминокислот, полученных в ходе эксперимента Миллера-Юри, то дальнейшие исследования могут привести к ответу на вопрос о том, как впервые образовались анаболические реакции, ферментативные белки и нуклеиновые кислоты, и, в свою очередь, как возникли самые ранние формы жизни. [9]
Фокс отметил, что существуют различные способы проведения эксперимента. Можно также заменить L-глутаминовую кислоту на L-глутамин без предварительного нагревания ее в масляной бане, а затем добавить фосфорную кислоту. Фосфорная кислота будет действовать как катализатор для образования пептидных связей. [9]
Некоторые скептически относятся к этому типу эксперимента. Эти люди считают, что для того, чтобы эксперимент был правдоподобным, добиологической Земле потребовались бы высокие концентрации лизина, глутаминовой кислоты и аспарагиновой кислоты, поскольку они были в высоких концентрациях в эксперименте Фокса. Некоторые считают маловероятным, что изначальная Земля имела такое распределение аминокислот, доступных на ее поверхности. [6]
Фокс утверждает, что происхождение клетки — микросфера или протоклетка . Микросферы изготавливаются путем добавления воды или солевого раствора к соответствующим протеиноидам. Чтобы приготовить микросферы, Фокс добавил 10 мл кипящего солевого раствора к горячим протеиноидам и тщательно размешал. Затем он кипятил раствор в течение тридцати секунд, вынул раствор из сосуда и вылил его в холодный сосуд. Когда раствор остыл, он наблюдал результаты под микроскопом. Один грамм белкового полимера дает до одного миллиарда микросфер с примерно десятью миллиардами молекул протеиноида в каждой сфере. Фокс говорит, что сборка микросфер занимает около двадцати минут и происходит быстрее и дает лучшие микросферы, если воду (или солевой раствор) нагревают перед смешиванием. [8]
Микросферы обладают множеством свойств, которые похожи на свойства клеток. Полученные микросферы были в основном однородно сферическими, и Фокс считал, что форма и однородность имитируют форму и однородность коккоидных бактерий. Он также считал, что однородность означает, что существует сложная система, которая поддерживает микросферы в равновесии. Микросферы могли бесполо делиться посредством бинарного деления , могли образовывать соединения с другими микросферами и образовывали двойную мембрану, соответствующую клеточной. [8]
Сидни Фокс написал или был соавтором около 380 опубликованных работ, девять из которых — книги. [4]