إجراء تجارب ميلر أوري

الهدف العام من التجربة التالية هو إجراء تجربة ميلر-يوري للتفريغ الشراري. ويتم تحقيق ذلك عن طريق وضع الماء في دورق تفاعل لتمثيل محيطات الأرض المبكرة. وكخطوة ثانية، يتم إدخال مجموعة من الغازات إلى دورق التفاعل لمحاكاة الظروف الجوية البدائية.

بعد ذلك، يتم تطبيق تفريغ كهربائي داخل دورق التفاعل. ومن أجل محاكاة البرق على الأرض البدائية، تم الحصول على نتائج تظهر أنه يمكن الكشف عن جزيئات مهمة للحياة استناداً إلى الكروماتوغرافيا السائلة عالية الأداء مع الكشف الفلوري، وتحليل الأحماض الأمينية لعينات التفريغ الشراري. يمكن لتجربة ميلر (The Miller U Experiment) أن تساعد في الإجابة على أسئلة رئيسية في مجال أصول الحياة، مثل أنواع الظروف ما قبل الحيوية التي قد تكون سهلت تخليق مركبات عضوية محددة يُعتقد أنها مهمة للحياة. لبدء هذا الإجراء، قم بإعداد المجمع ونظام التفريغ كما هو موضح في البروتوكول النصي.

صب 200 milliliters من الماء شديد النقاء في دورق تفاعل سعة ثلاثة لترات. ضع قضيب تحريك مغناطيسي تم تنظيفه وتعقيمه مسبقاً، لضمان الذوبان السريع للغازات القابلة للذوبان وخلط المواد المتفاعلة. ابدأ بتقليب التجربة.

قم بتثبيت أقطاب التنغستن في دورق التفاعل سعة ثلاثة لترات باستخدام كمية قليلة من شحم التفريغ، مع ترك مسافة تبلغ سنتيمتر واحد تقريبًا بين الأطراف. قم بتثبيتها داخل الدورق باستخدام مشابك. أدخل محولاً يحتوي على صمام غلق مدمج في عنق دورق التفاعل سعة ثلاثة لترات وثبته بمشبك.

قم بتوصيل دورق التفاعل سعة ثلاثة لترات بمجمع الغاز عن طريق المهايئ. استخدم مشبكاً أو ماسكاً للمساعدة في تثبيت الدورق. افتح جميع الصمامات باستثناء الصمام ستة وصنبور الإيقاف اثنين الموجودين على المجمع أثناء المغادرة.

تأكد من إغلاق جميع صنابير التوقف المتصلة بدورق التفاعل. قم بتشغيل مضخة التفريغ لتفريغ المجمع. بمجرد الحصول على قراءة تفريغ مستقرة أقل من 1 millimeter of mercury، أغلق الصمام الأول واترك المجمع لمدة 15 minutes تقريبًا للتحقق من وجود تسريبات في التفريغ.

بعد مرور 15 دقيقة، قم بتطبيق التحريك المغناطيسي في وعاء التفاعل. افتح الصمام الأول والصنبور الأول لتفريغ الحيز الرأسي لدورق التفاعل سعة ثلاثة لترات، وذلك حتى يصل الضغط إلى أقل من 1 mmHg.

احسب الضغط اللازم للأمونيا الغازية الذي يجب إدخاله في المجمع كما هو موضح في البروتوكول النصي. تأكد من إغلاق الصمام ستة والصمام واحد وأي صنابير إيقاف متصلة بقارورة التفاعل، مع ترك صنبور الإيقاف اثنين مفتوحاً.

قبل إدخال أي غاز في المجمع، قم بإدخال الأمونيا في المجمع للوصول إلى الضغط المحدد؛ افتح الصنبور الأول لإدخال 200 millimeters of mercury من الأمونيا في دورق التفاعل سعة ثلاثة لتر. ستذوب الأمونيا في الماء الموجود في دورق التفاعل، وسوف ينخفض الضغط ببطء. وبمجرد توقف انخفاض الضغط، أغلق الصنبور الأول وسجل قيمة الضغط التي يقرأها المانومتر.

تمثل هذه القيمة الضغط داخل القارورة، وستُستخدم لحساب ضغوط الغازات الأخرى التي سيتم إدخالها إلى المجمع لاحقاً عند فتح الصمام. أولاً: يتم تفريغ المجمع حتى يصل الضغط إلى أقل من 1 mmHg. أغلق الصمام الثاني، وافصل أسطوانة غاز الأمونيا عن المجمع.

بعد حساب ضغط الميثان اللازم إدخاله إلى المجمع كما هو موضح في البروتوكول النصي، تأكد من إغلاق الصمام ستة وجميع صنابير الإيقاف المتصلة بدورق التفاعل، مع إبقاء جميع الصمامات الأخرى وصنبور الإيقاف اثنين مفتوحين لتفريغ المجمع حتى يصل الضغط إلى أقل من 1 millimeter of mercury، ثم أغلق الصمام واحد. وبمجرد تفريغ المجمع، أدخل الميثان في المجمع حتى يتم الوصول إلى الضغط المحسوب. بعد ذلك، افتح صنبور الإيقاف واحد لإدخال 200 millimeters of mercury من الميثان إلى دورق التفاعل سعة 3 liter.

أغلق صمام التوقف الأول. بمجرد إدخال ضغط الميثان المطلوب في دورق التفاعل سعة ثلاثة لتر، وتسجيل الضغط الذي قياسه المانومتر، افتح الصمام الأول لتفريغ المانيفولد إلى أقل من 1 millimeter of mercury.

أخيرًا، أغلق الصمام الثاني وافصل أسطوانة الميثان عن المجمع. تأكد من إغلاق الصمام السادس وجميع الصنابير التي تربط دورق التفاعل، مع إبقاء جميع الصمامات والصنبور الثاني الآخرين مفتوحين.

قم بتفريغ المانيفولد حتى يصل الضغط إلى أقل من 1 mm Hg، ثم أغلق الصمام الأول. وبمجرد تفريغ المانيفولد، أدخل غاز النيتروجين في المانيفولد حتى يتم الوصول إلى الضغط المحسوب. عند هذه النقطة، افتح الصنبور الأول لإدخال 100 mm Hg من غاز النيتروجين إلى دورق التفاعل.

أغلق صنبور الإيقاف رقم واحد. وبمجرد إدخال الضغط المطلوب من غاز النيتروجين في دورق التفاعل، سجل الضغط باستخدام المانومتر، ثم افتح الصمام رقم واحد لتفريغ المانيفولد إلى أقل من 1 millimeter of mercury.

أغلق الصمام الثاني، وافصل أسطوانة غاز النيتروجين عن المجمع. افصل دورق التفاعل عن المجمع عن طريق إغلاق الصمام أحادي الاتجاه الأول والصمام الأول. بمجرد إدخال جميع الغازات في دورق التفاعل، افتح الصمام السادس للسماح للهواء المحيط بدخول المجمع ورفع ضغط المجمع إلى الضغط المحيط.

ثبّت ملف تسلا المتصل بمولد الشرارة عالي التردد. قم بتوصيل قطب التنجستن المقابل بتأريض كهربائي لتمكين المرور الفعال للتيار الكهربائي عبر الفجوة الموجودة بين القطبين. اضبط جهد الخرج لمولد الشرارة على 30,000 فولت تقريبًا وفقًا لما هو مفصل في المستندات المتاحة من الشركة المصنعة قبل بدء عملية توليد الشرارة.

أغلق نافذة خزانة استرداد الأدخنة لتعمل كدرع واقٍ بين الجهاز والقائم بالتجربة. قم بتشغيل ملف تسلا لبدء التجربة، واترك عملية توليد الشرارات تستمر لمدة أسبوعين في دورات تشغيل وإيقاف مدة كل منها ساعة واحدة. أوقف التجربة عن طريق إيقاف تشغيل ملف تسلا، ثم افتح الصمام الأول ببطء لإدخال الهواء المحيط إلى دورق التفاعل وتسهيل إزالة المهايئ وأقطاب التنجستن لتمكين جمع العينات إذا لزم الأمر.

يمكن استخدام مفرغة هوائية لتفريغ دورق التفاعل من غازات التفاعل الضارة باستخدام ماصة زجاجية. قم بسحب عينات سائلة من دورق التفاعل، مع الحرص على تقليل التعرض للملوثات، مثل تلك التي قد تنتج عن ملامسة الماصة لشحم التفريغ أو غيرها من الأسطح غير المعقمة. انقل العينة إلى وعاء بلاستيكي أو زجاجي معقم، ثم أحكم إغلاق حاويات العينات وخزنها في مجمد قادر على الوصول إلى درجات حرارة تبلغ -20 °C أو أقل، حيث قد تمنع النواتج غير الذائبة محلول العينة من التجمد عند درجة صفر مئوية.

استخدم مناديل مختبرية نظيفة لإزالة شحم التفريغ من عنق الجهاز، ومن المهايئ وصنبور التوقف والزجاج المحيط بأقطاب التنجستن الكهربائية. نظف هذه الأسطح نفسها جيداً باستخدام التولوين لإزالة شحم التفريغ العضوي تماماً من الأدوات الزجاجية.

في حال استخدام شحم السيليكون، قد يتبقى شحم الفراغ العالي على الأدوات الزجاجية بعد الانحلال الحراري، مما يتسبب في مشكلات مستقبلية كما هو مفصل في البروتوكول النصي، لذا يجب تنظيف دورق التفاعل جيداً باستخدام فرشاة والمذيبات المدرجة في البروتوكول النصي وبالترتيب المذكور هناك. قم بتغطية جميع الفتحات المفتوحة في دورق التفاعل بورق الألمنيوم ولف المحول ومكوناته بورق الألمنيوم. وبمجرد لف جميع الأدوات الزجاجية بورق الألمنيوم، يتم إجراء الانحلال الحراري لمدة ثلاث ساعات على الأقل في الهواء عند 500 درجة Celsius.

أخيراً، نظّف الأقطاب الكهربائية برفق باستخدام الميثانول واتركها تجف في الهواء، ثم ابدأ بتحليل العينات كما هو موضح في البروتوكول النصي؛ يظهر هنا مخطط كروماتوغرافي لمعيار من الأحماض الأمينية المشتقة بـ Aldi aldehyde، أو acetyl L cysteine، أو O-P-A-N-A-C، والذي تم الحصول عليه بواسطة HPLC المقترن بالكشف الفلوري ومطياف الكتلة ثلاثي الرباعيات. تشمل الأحماض الأمينية الموجودة في المعيار تلك التي يتم إنتاجها عادةً في تجارب تفريغ الشرارة من نوع Miller URI. كما تظهر آثار الفلورة التمثيلية لعينة نموذجية وعينة فارغة تحليلية، مما يوضح التعقيد الجزيئي لعينات التفريغ الكهربائي من نوع Miller URI.

تم إنتاج هذا الكروماتوغرام النموذجي من تجربة تفريغ شراري باستخدام 300 millimeters of mercury من الميثان، و250 millimeters of mercury من الأمونيا، و250 millimeters of water كظروف بدائية. بعد مشاهدة هذا الفيديو، يجب أن يكون لديك فهم جيد لكيفية إجراء تجربة تفريغ شراري.