Summary
Den Miller-Urey eksperimentet var en banebrytende studie om abiotiske syntese av organiske forbindelser med mulig relevans for livets opprinnelse. Enkle gasser ble introdusert i et glass apparat og utsatt for en elektrisk utladning, simulere effektene av lyn i primordial Jordens atmosfære-hav system. Forsøket ble gjennomført i en uke, etter som de prøver samlet inn fra det ble analysert for de kjemiske byggesteinene i livet.
Abstract
I 1953 rapporterte Stanley Miller produksjon av biomolekyler fra enkle gassformede utgangsmaterialer, ved hjelp av en anordning konstruert for å simulere den opprinnelige jordatmosfæren-hav system. Miller innføres 200 ml vann, 100 mmHg fra H 2, 200 mmHg for CH4 og 200 mmHg til NH 3 inn i apparatet, og deretter underkastes denne blanding, under tilbakeløp, i en elektrisk utladning i en uke, mens vannet ble samtidig oppvarmet. Hensikten med dette manuskriptet er å tilveiebringe leseren med en generell forsøksprotokoll som kan brukes for å gjennomføre en Miller-Urey typen tenn utladning eksperiment, ved bruk av et forenklet 3 l kolbe. Siden forsøket innebærer å utsette brennbare gasser til en høyspent elektrisk utladning, er det verdt å fremheve viktige skritt som reduserer risikoen for eksplosjon. De generelle prosedyrer beskrevet i dette arbeidet kan ekstrapoleres til å utforme og drive en rekke forskjellige elektriske utladning eksperiments simulere primitive planet miljøer.
Introduction
Naturen av livets opprinnelse på jorda er fortsatt en av de mest uransakelige vitenskapelige spørsmål. På 1920-tallet russiske biologen Alexander Oparin og britiske evolusjonsbiolog og genetiker John Haldane foreslo konseptet med en "primordial suppe" 1,2, som beskriver de primitive terrestriske havene inneholder organiske forbindelser som kan ha tilrettelagt kjemisk evolusjon. Men det var ikke før på 1950-tallet da kjemikere begynte å drive bevisst laboratoriestudier for å forstå hvordan organiske molekyler kunne ha blitt syntetisert fra enkle startmaterialer på tidlig Earth. En av de første meldinger til dette formål var syntese av maursyre fra bestråling av vandige CO to løsninger i 1951 3.
I 1952, Stanley Miller, deretter en graduate student ved University of Chicago, nærmet Harold Urey om å gjøre et eksperiment for å vurdere muligheten for at organiske forbindelserviktig for livets opprinnelse kan ha blitt dannet abiologically på tidlig Earth. Forsøket ble utført ved bruk av en spesialbygd glassapparat (figur 1A) er utformet for å simulere den primitive jorden. Miller eksperiment lignet lyn ved virkningen av en elektrisk utladning i en gassblanding som representerer den tidlige atmosfære, i nærvær av et flytende vannreservoar, som representerer begynnelsen av havene. Anordningen har også simulert fordampning og utfelling ved hjelp av en varmekappe og en kondensator, henholdsvis. Spesifikke detaljer om apparatet Miller pleide kan finnes andre steder fire. Etter en uke med gnistdannelse, ble innholdet i kolben synlig transformert. Vannet viste en grumsete, rødlig farge 5 og gul-brun materialet samlet seg på elektrodene fire. Denne banebrytende arbeid er ansett å være den første bevisst, effektiv syntese av biomolekyler under simulerte primitive Earth forhold. 
Figur 1. Sammenligning mellom de to typer apparater som omtales i denne artikkelen. Den klassiske apparat som brukes for den originale Miller-Urey eksperimentet (A) og den forenklede apparat som brukes i protokollen skissert her (B). Klikk her for å se større bilde .
Etter 1953 offentliggjøring av resultater fra Millers klassisk eksperiment, mange varianter av tenn utslippet eksperiment, for eksempel ved hjelp av andre gassblandinger, ble utført for å utforske plausibility produsere organiske forbindelser som er viktige for livet under en rekke mulige tidlige Earth forhold. For eksempel, en CH 4 2 O / NH 3 / H 2 S gassblanding ble testet for sin evne til å produsere de kodede svovelholdige α-amino-syrer, selv om disse ikke ble detektert 6.. Gasskromatografi-massespektrometri (GC-MS)-analyse av en CH 4 / NH 3 blandingen utsettes for en elektrisk utladning viser syntesen av α-aminonitriles, som aminosyre-forløpere 7. I 1972, ved hjelp av en enklere apparatur, først introdusert av oro 8 (figur 1B), Miller og medarbeidere demonstrerte syntese av alle de kodede α-aminosyrer 9 og nonprotein aminosyrene 10 som hadde blitt identifisert i Murchison meteoritten hittil ved å utsette CH4, N2, og små mengder av NH3 til en elektrisk utladning. Senere, ved hjelp av den samme forenklede eksperimentell design, gassblandinger som inneholder H 2 O, N 2 og CH 4, CO 2, eller CO ble utløst til study utbyttet av hydrogencyanid, formaldehyd og aminosyrer som en funksjon av oksydasjonstilstanden av atmosfæriske karbonarter 11.
I tillegg til utforskning av alternative eksperimentelle design i løpet av årene, har betydelige analytiske fremskritt skjedd siden Miller klassiske eksperiment, som nylig hjulpet mer utprøvende undersøkelser av elektrisk utladning eksperimentelle prøver arkivert av Miller, enn det ville ha vært tilrettelagt av teknikkene Miller hadde tilgang til i 1950. Miller vulkansk eksperiment 12, først rapportert i 1955 4, og en 1,958 H 2 S-inneholdende eksperiment 13 ble vist å ha dannet et bredere utvalg, og større Forekomsten, av en rekke aminosyrer og aminer enn den klassiske eksperimentet, inklusive mange av dem som hadde ikke tidligere blitt identifisert i gnistutladningsforsøk.
Eksperimentet som er beskrevet i denne artikkelen kan bli utført ved hjelpen rekke gassblandinger. Vanligvis er i det minste, vil slike eksperimenter inneholde et C-holdig gass, en N-bærende gass, og vann. Med noen planlegging, kan nesten en hvilken som helst blanding av gasser som blir utforsket, er det imidlertid viktig å vurdere noen kjemiske aspekter ved systemet. For eksempel kan pH-verdien i den vandige fase har en betydelig innvirkning på den kjemi som oppstår det 14.
Metoden som beskrives her har blitt skreddersydd for å instruere forskere hvordan å gjennomføre gnist utslipps eksperimenter som minner om Miller-Urey eksperimentet ved hjelp av en forenklet tre L reaksjon fartøy, slik det er beskrevet i Millers 1972 publikasjoner 9,10. Siden dette forsøk innebærer en høyspent elektrisk lysbue som opptrer på brennbare gasser, er det avgjørende for å fjerne O 2 fra reaksjonskolben for å eliminere risikoen for eksplosjon, som kan oppstå ved forbrenningen av reduserte karbonbærende gasser som for eksempel metan eller karbonmonoksid, eller reaksjon of H 2 med oksygen.
Det er flere detaljer som bør holdes i bakhodet når du forbereder å gjennomføre eksperimentet diskutert her. Først, når det arbeider med glass-vakuum-linjer og trykksatte gasser, eksisterer den iboende fare for både implosjon og over-presse. Derfor må vernebriller kan brukes til enhver tid. Det andre er typisk eksperiment utført ved mindre enn atmosfærisk trykk. Dette minimerer risikoen for over-presse manifolden og reaksjonskolben. Glass kan bli vurdert ved eller over atmosfærisk trykk, men er trykk over 1 atm ikke anbefalt. Trykket kan øke i disse eksperimentene som vannuoppløselig H 2 er frigjort fra reduserte gasser (slik som CH 4 og NH 3). Over-presse kan føre til at tetningslekkasje, noe som kan tillate atmosfærisk O 2 for å gå inn i reaksjonskolben, noe som gjør det mulig å indusere forbrenning, noe som resulterer i en eksplosjon. Tredje,det bør være oppmerksom på at endring av denne protokollen til å gjennomføre varianter av forsøket krever nøye planlegging for å sikre usikre forhold er ikke skapt. Fjerde, er det sterkt anbefalt at den potensielle eksperimentator lese gjennom hele protokollen nøye flere ganger før du prøver dette eksperimentet for å være sikker på at han eller hun er kjent med potensielle fallgruver, og at all nødvendig maskinvare er tilgjengelig og på plass. Til slutt, gjennomføre eksperimenter som involverer brennbare gasser krever overholdelse av eksperimentator mange institusjonens miljø helse og sikkerhet avdelings retningslinjer. Vennligst følg disse anbefalingene før du fortsetter med noen eksperimenter. Alle tiltakene beskrevet i protokollen her er i samsvar med forfatternes verts institusjonelle miljø helse og sikkerhet retningslinjer.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Protocol
En. Sette opp en Manifold / Vacuum System
- Bruke et glass-manifold for å innføre gass inn i reaksjonskolben. Denne manifold kan kjøpes eller konstruert av et glass-blåsing anlegget, men må bestå av vakuum-tett porter som kan bli koblet til et vakuumsystem, gassflasker, en vakuummåler, og reaksjonskaret.
- Bruk bakken glass ledd og glassplugger med ventiler på manifolden. Sørg for at alle o-ringene på pluggene er i stand til å gjøre de nødvendige pakninger. Ved bruk av glass-leddene, kan en tilstrekkelig mengde av vakuumfett bli anvendt for å lage et segl, om nødvendig. Silicon vakuumfett kan brukes for å unngå potensiell biologisk kontaminering.
- Bruk glassstoppekraner på manifolden. Påfør minimum av vakuumfett nødvendig å foreta en forsegling.
- Mål manifold volum. Dette volumet vil bli brukt for beregninger i forbindelse med endelige gasstrykk i 3 liter reaksjonskolbe, og bør være kjent så presist som mulig. Med mindre fordeleren har nok tilkoblinger for å imøtekomme alle gassflasker samtidig, koble den ene sylinderen på et tidspunkt til fordeleren. Inkludert i denne forbindelse, slik at et trykk i manifolden for å bli isolert fra den omgivende atmosfære.
- Bruk egnet, rent, inert, og kjemisk og lekkasjebestandig slange og ultratorr vakuum beslag for å koble gassflaskene til fordeleren. Ultratorr beslag, det er brukt, er å være finger-strammet.
- Kople til manifolden, en vakuumpumpe i stand til å etablere et vakuum på <1 mm Hg. Vakuumpumpen eksos bør plasseres innenfor avtrekksskap eller skikkelig ventilert på annen måte.
- For å sikre en rask oppnåelse av vakuum og for å beskytte pumpen, sett i en felle mellom manifolden og vakuumpumpen. En flytende nitrogen finger-fellen er anbefalt som det vil hindre flyktige som NH 3, CO 2, og H 2 O fra å komme inn i pumpen. Forsiktighet bør utvises, som fanget flyktige, på warming, kan føre til overtrykk i manifolden og resultere i glass ruptur.
- Koble til fordeleren, et manometer eller annen vakuummåler stand en mmHg oppløsning eller bedre. Mens ulike enheter kan brukes, er en kvikksølvmanometer, eller MacLeod måler, å foretrekke som kvikksølv er ganske reaktive.
- Måle og registrere omgivende temperatur ved hjelp av en egnet termometer.
2. Fremstilling av reaksjonskolben
- Varm alt glassutstyr ved 500 ° C i minst 3 timer i luft før anvendelse, for å fjerne organiske forurensninger.
- Rengjør wolfram elektroder ved forsiktig vask med rene laboratorie kluter og metanol, og tørking i luft.
- Hell 200 ml ultrarent vann (18,2 MΩ cm, <5 ppb TOC) i 3 liter reaksjonskolbe.
- Innføre en forvasket og steriliseres magnetisk rørestav, noe som vil sikre hurtig oppløsning av oppløselige gasser og blanding av reaktantene i løpet av exForsøket.
- Fest wolfram elektroder til 3 l reaksjonskolben ved hjelp av en minimal mengde av vakuumfett, med tips atskilt med omtrent 1 cm på innsiden av kolben. Fest med spenner.
- Sett en adapter med innebygd stoppekran inn i halsen på 3 L reaksjonen kolbe og sikre den med en clip.
- Fest 3 L reaksjonskolben til gassmanifolden via adapteren. Bruk en binders eller klemme for å bidra til å sikre kolben.
- Smør alle tilkoblinger for å sikre en god vakuum forsegling.
- Åpne alle ventiler og stoppekraner på manifold, bortsett fra Valve 6 og stoppekran 1 (figur 4), og skru på vakuumpumpe for å evakuere manifold. Når en stabil vakuum avlesning på <1 mm Hg er oppnådd, lukkes ventilen 1 og tillater manifolden å sitte på ~ 15 minutter for å se etter vakuumlekkasjer. Hvis ingen blir oppdaget, går du videre til trinn 2.8. Ellers feilsøke ulike tilkoblinger til lekkasjene kan bli identifisert og fikset.
- Apply magnetisk omrøring til reaksjonsbeholderen. Åpen ventil 1 og en stengekran (fig. 4) for å evakuere det øvre område av 3 l reaksjonskolben til trykket har nådd <1 mmHg.
- Steng ventil 1 (fig. 4), og å overvåke trykket inne i 3 liter reaksjonskolbe. Den målte trykket skal øke til damptrykket for vann. For å sikre at ingen lekkasje finnes, vente ~ 5 min ved dette stadiet. Hvis trykket (som avleses på manometeret) øker mens ventil 1 er stengt under dette trinnet, kontrollere for lekkasjer i en stoppekran og de forskjellige reaksjonskolbe forbindelser. Hvis ingen lekkasje er funnet, går du videre til neste trinn.
Tre. Innføring av Gass NH 3
- Beregn det nødvendige trykk av gassformig NH3 for å introdusere inn i manifolden, slik at 200 mmHg fra NH 3 vil bli innført i reaksjonskolben. Detaljer om hvordan du gjør dette finner du i diskusjonskapittelet.
- Lukk Ventiler1 og 6, og en stoppekran (figur 4) før innføring av gass inn i manifolden. La de andre ventiler og stoppekran åpen.
- Introduser NH 3 inn i manifolden til et lite trykk (ca. 10 mm Hg) er nådd, og deretter evakuere manifolden til et trykk på <1 mm Hg ved å åpne ventil 1 (fig. 4). Gjenta 3x.
- Introduser NH 3 inn i manifolden for å nå trykket bestemmes i trinn 3.1.
- Åpen stengekran 1 (figur 4) for å introdusere 200 mmHg fra NH 3 inn i 3 liter reaksjonskolbe. NH 3 vil løse seg opp i vannet i reaksjonskolben, og trykket vil falle langsomt.
- Når trykket slutter å falle, i nærheten av en stengekran (fig. 4) og registrere trykket leses av trykkmåleren. Denne verdien representerer trykket inne i kolben, og vil bli brukt til å beregne trykket for andre gasser som skal innføres i manifolden senere.
- Lukk Valve 2 (figur 4), og koble fra NH 3 gassflaske fra manifolden.
4. Innføring av CH 4
- Beregn det nødvendige trykk for CH 4 for å bli introdusert inn i manifolden, slik at 200 mmHg i CH 4 bli ført inn i 3 liter reaksjonskolbe. Eksempel beregninger er vist i diskusjonskapittelet.
- Koble CH 4 gassflasken til fordeleren.
- Åpne alle ventiler og kraner, med unntak av ventil 6 og en stoppekran (figur 4), og evakuere manifolden til et trykk på <1 mm Hg.
- Steng ventil 1 når fordeleren har blitt evakuert (figur 4).
- Innføre CH 4 inn i manifolden før en liten trykk (ca. 10 mm Hg) oppnås. Dette tømmer linjen av eventuelle forurensende gasser frOM foregående trinn. Åpne ventil 1 (fig. 4) for å evakuere manifolden til <1 mm Hg. Gjenta 2x mer.
- Innføre CH 4 inn i manifolden inntil trykket beregnet i trinn 4.1, oppnås.
- Åpen stengekran 1 (figur 4) for å introdusere 200 mmHg i CH 4 inn i 3 liter reaksjonskolbe.
- Nær Hane en gang den tiltenkte trykket av CH 4 har blitt innført i reaksjonskolben 3 L (figur 4) og registrere trykket målt av trykkmåleren.
- Åpne ventil 1 (fig. 4) for å evakuere manifolden til <1 mm Hg.
- Lukk Valve 2 (figur 4), og koble fra CH 4 sylinder fra manifolden.
5. Innføring av ytterligere gasser (f.eks N 2)
- På dette tidspunkt, er det ikke nødvendig å innføre ytterligere gass. Imidlertid, om ønsket, anbefales det å legge til 100 mmHg i N 2. I dette tilfelle beregner den nødvendige trykket av N2 for å bli introdusert inn i manifolden, slik at 100 mm Hg i N 2 vil bli ført inn i 3 liter reaksjonskolbe. Eksempel beregninger er vist i diskusjonskapittelet.
- Koble N 2 gassflasken til fordeleren.
- Åpne alle ventiler og kraner, med unntak av ventil 6 og en stoppekran (figur 4), og evakuere manifolden til et trykk på <1 mm Hg.
- Steng ventil 1 når fordeleren har blitt evakuert (figur 4).
- Introduser N 2 inn i manifolden til et lite trykk (ca. 10 mm Hg) oppnås. Åpne ventil 1 (fig. 4) for å evakuere manifolden til <1 mm Hg. Gjenta 2x mer.
- Introduser N 2 inn i manifolden inntil trykket beregnet i trinn 5.1 er nådd.
- Åpen stengekran 1 (figur 4) for å introdusere 100 mmHg i N 2 inn i reaksjonskolben.
- Nær Hane en gang den tiltenkte trykket av N 2 er blitt innført i reaksjons-kolben, (fig. 4) og registrere trykk ved hjelp av trykkmåleren.
- Åpne ventil 1 (fig. 4) for å evakuere manifolden til <1 mm Hg.
- Lukk Valve 2 (figur 4), og koble fra N 2 sylinder fra manifolden.
6. Begynnelsen Experiment
- Ta reaksjonskolben fra manifolden ved å lukke stengekran 1 og ventil 1 (fig. 4) etter at alle gasser er blitt ført inn i reaksjonskolben, slik at omgivelsesluft kan gå inn i manifolden og manifolden bringe opp til omgivende trykk.
- Etter nøye frakobling reaksjonen kolbe fra manifolden, satt kolben et sted det ikke vil bli forstyrret (f.eks inni en tom avtrekksskap).
- Koble vakuumpumpen og fjern forsiktig kald fellen og la lufting inne i en fulltoperasjonell avtrekkshette.
- Sikre Tesla-spolen koblet til høy frekvens gnist generator.
- Koble motsatt wolfram-elektroden til en elektrisk jord for å muliggjøre effektiv passasje av elektrisk strøm tvers over gapet mellom de to elektroder.
- Still utgangsspenning på tenn generator til ca 30 000 V, som beskrevet av dokumenter tilgjengelig fra produsenten.
- Før oppstart av gnisten, lukke avtrekksskap rammen, for å tjene som en sikkerhet skjold mellom apparatet og eksperimentator. Slå Tesla-spolen på å starte forsøket, og la gnist å fortsette i to uker (eller annen ønsket periode) i en time på / av sykluser.
7. End of Experiment
- Stoppe eksperimentet ved å slå av Tesla coil.
- Åpen stengekran 1 (figur 4) for å langsomt innføre omgivende luft inn i reaksjonskolben, og muliggjøre fjerning av adapteren og wolfram elektroder slik samples kan samles. Hvis ønskelig, kan et vakuum anvendes for å evakuere reaksjonskolben av skadelige reaksjonsgassene.
8. Samle Flytende Sample
- Ved hjelp av et pyrolysert glass-pipette, fjerner flytende prøver fra reaksjonskolben, er forsiktig med å minimere eksponering for forurensninger, som for eksempel de som kan bli innført ved å berøre pipette til vakuumfett eller andre ikke-sterile flater.
- Overfør prøven til en steril plast-eller glassbeholder. Plast beholdere er mindre utsatt for sprekkdannelser eller bryte etter frysing, sammenlignet med glassbeholdere.
- Seal prøvebeholdere og lagrer i en fryser i stand til å nå temperaturer på -20 ° C eller lavere, som uløselige produkter kan hindre prøveløsningen fryser ved 0 ° C.
9. Rengjøring av Apparatus
- Bruk rent laboratorium våtservietter å forsiktig fjerne vakuum fett fra nakken av apparatet, den tilpasseeh-og stoppekran, og glasset som omgir wolfram elektroder.
- Rengjør grundig de samme flatene beskrevet i trinn 9.1 med toluen å fullstendig fjerne organisk vakuum fett fra glass. Hvis du bruker silikonfett, kan den høye vakuum fett forbli på glass etter pyrolyse, skape fremtidige problemer, som beskrevet i diskusjonskapittelet.
- Rengjør reaksjonen kolbe med en børste og følgende løsemidler i rekkefølge: ultrarent vann (18,2 MΩ cm, <5 ppb TOC), ultrarent vann (18,2 MΩ cm, <5 ppb TOC) med 5% rengjøringsmiddel, metanol, toluen, metanol, ultrarent vann (18,2 MΩ cm, <5 ppb TOC) med 5% rengjøringsmiddel, og til slutt ultrarent vann (18,2 MΩ cm, <5 ppb TOC).
- Dekker alle åpne munninger av reaksjonskolben med aluminiumsfolie og vikle adapteren og komponentene i aluminiumsfolie.
- Når alt av glass er blitt pakket inn i aluminiumsfolie, pyrolyze i minst 3 timer iluft ved 500 ° C.
- Forsiktig rene elektroder med metanol og la lufttørke.
10. Sample Analysis
Merk: Ved tilberedning av prøvene for analyse, har bruken av en syrehydrolyse protokoll slik som beskrevet i detalj annet sted 15, er nyttig for å fremskaffe mer aminosyrer. Hydrolyse av en del av den gjen prøven gir mulighet til å analysere både frie aminosyrer, så vel som deres syre-labile forløpere som er syntetisert i henhold til biotiske forhold.
- For aminosyre-analyse brukes en egnet teknikk (slik som væskekromatografi og massespektrometri-baserte metoder eller andre egnede metoder). Slike analyseteknikker omfatter væskekromatografi med høy ytelse med fluorescensdeteksjon (HPLC-FD) 14, og ultrahøy ytelse væskekromatografi med fluorescensdeteksjon parallelt med time-of-flight positive electrospray ionisering massespektrometri (UHPLC-FD/ToF-MS) 12,13. Dette manuskriptet beskriver analyse ved hjelp av massespektrometri analyser via en trippel kvadrupol massespektrometer (QQQ-MS) i forbindelse med HPLC-FD.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Representative Results
Produktene syntetisert i elektriske utladningsforsøk kan være ganske komplisert, og det er mange analytiske metoder som kan brukes til å studere dem. Noen av de mest vanlige teknikker i litteraturen for å analysere aminosyrer er diskutert her. Kromatografiske og massespektrometri metoder er svært informative teknikker for å analysere komplekse kjemiske blandinger produsert av Miller-Urey typen gnist utladningseksperimenter. Aminosyre-analyser kan bli utført ved hjelp av o -phthaldialdehyde/N-acetyl-L-cysteine (OPA / NAC) 16, et chiralt reagens par som koder primære aminogrupper, hvilket gav fluorescerende diastereomere derivater som kan separeres på en achiral stasjonære fase. Figur 2 viser et kromatogram av en OPA / NAC-derivatisert aminosyre erholdt ved standard HPLC koplet til fluorescensdeteksjon og QQQ-MS. De aminosyrer som finnes i standard inkluderer de som typisk produseres i Miller-Urey typen tenn dislade eksperimenter. Identiteten til disse aminosyrene er oppført i Tabell 1. Representative fluorescens spor av en typisk prøve og analytisk tom er vist i figur 3, som viser den molekylære kompleksitet Miller-Urey type elektrisk utladning prøver. Prøven kromatogram i figur 3 ble produsert fra en gnistutladnings eksperiment ved hjelp av utgangs følgende betingelser: 300 mmHg i CH 4, 250 mm Hg i 3 NH, og 250 ml vann.
Figur 2. Den 3-21 min region av HPLC-FD/QqQ-MS kromatogrammer fremstilt fra analysen av en OPA / NAC-derivatisert aminosyre standard. Aminosyre peak identiteter er oppført i Tabell 1. Fluorescens kontur er vist nederst og de tilsvarende ekstraherte mass Kromatogrammene er vist ovenfor. The electrospray ionisering (ESI) QQQ-MS ble operert i positivt modus og overvåket et masseområde på 50 til 500 m / z. ESI innstillinger var: desolvation gass (N 2) temperatur: 350 ° C, 650 L / t; kapillær spenning: 3,8 kV; kjegle spenning: 30 V. De umerkede topper i 367 hentet ion kromatogram er de 13 C 2 topper fra 365 ekstrahert ion kromatogram, som et resultat av ca 1% naturlige overflod av 13 C. for å vise større bilde .
| Peak | Amino Acid |
| 1 | D-asparaginsyre |
| 2 | L-asparaginsyre |
| 3 | L-glutaminsyre |
| 4 | D-glutaminsyre |
| 5 | D-serin |
| 6 | L-serin |
| 7 | Glysin |
| 8 | b-Alanine |
| 9 | D-alanin |
| 10 | g-amino-n-smørsyre (g-ABA) |
| 11 | L-alanine |
| Db-amino-n-smørsyre (Db-ABA) | |
| 13 | a-Aminoisobutyric syre (a-AIB) |
| 14 | Lb-amino-n-smørsyre (Lb-ABA) |
| 15 | D / La-amino-n-smørsyre (D / La-ABA) |
| 16 | D-isovaline |
| 17 | L-isovaline |
| 18 | L-valin |
| 19 | e-amino-n-kapronsyre-syre (EACA) |
| 20 | D-valin |
| D-isoleucin | |
| 22 | L-isoleucin |
| 23 | D / L-leucine |
Tabell 1. Peak identiteter for aminosyrer detektert i standarden, og som vanligvis er fremstilt i Miller-Urey typen gnistutladnings eksperimenter.
Figur 3. Den 3-21 min region av HPLC-kromatogrammer FD representative for Miller-Urey typen gnistutladningsforsøk. Topper ble identifisert og kvantifisert ved retensjonstid og masseanalyse av målforbindelser i forhold til en standard analytisk blank. Alle mål ana Lytes med coeluting fluorescens retensjonstider kan separeres og kvantifisert ved hjelp av massespektrometri, bortsett α-AIB-og L-β-ABA (toppene 13 og 14), og D / L-norleucin, som coelutes med D / L-leucin (peak 23), under kromatografiske betingelser brukes. D / L-norleucin ble lagt til som en intern standard til prøver og analytiske blanks under tillagingen. Aminosyre separering ble oppnådd ved bruk av en 4,6 mm x 250 mm, 5 um partikkelstørrelse fenyl-Hexyl HPLC-kolonne. Den mobile fase besto av: A) ultrarent vann (18,2 MΩ cm, <5 ppb TOC), B) metanol, og C) 50 mM ammonium-formiat med 8% metanol, ved pH 8.. Gradienten ble brukt, var: 0-5 min, 100% C, 5-15 minutter, 0-83% A, 0-12% B, 100-5% C, 15-22 minutter, 83-75% A, 12 - 20% B 5% C, 22-35 minutter, 75-35% A, 20 til 60% B 5% C, 35-37 min, 35-0% A, 60-100% B, 5-0% C, 37-45 minutter, 100% B, 45-46 min, 100 til 0% B, fra 0-100% C 46-55 min, 100% C. Strømningshastigheten var 1 ml / min.hres.jpg "target =" _blank "> Klikk her for å se større bilde.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Discussion
Mange skritt i protokollen beskrevet her er kritisk for å gjennomføre Miller-Urey typen eksperimenter trygt og riktig. Først må alle glass og prøvehåndteringsverktøy som vil komme i kontakt med reaksjonskolben eller prøven trenger å bli sterilisert. Sterilisering skjer ved grundig rensing elementene i spørsmålet med ultrarent vann (18,2 MΩ cm, <5 ppb TOC) og deretter pakkes i aluminiumsfolie, før pyrolyzing ved 500 ° C i luft i minst 3 timer. Når utstyret er pyrolysert og samtidig forberede prøver for analyse, må man sørge for å unngå organisk forurensning. Risikoen for forurensning kan minimeres ved å bruke nitrilhansker, en laboratoriefrakk og vernebriller. Pass på å jobbe med prøver fra en kropp som vanlige kilder til forurensning omfatter fingeravtrykk, hud, hår og utåndet pust. Unngå kontakt med våte hansker og ikke bruk latex eller nylon. For det andre, grundig avgassing av tHan reaksjonskolben før gass tillegg til reaksjonskolben er kritisk. Tilstedeværelsen av til og med små mengder av molekylært oksygen i reaksjonskolben utgjør en eksplosjonsrisiko når gnisten utlades inn i brennbare gasser som for eksempel CH4. Mens avgassing kolben, vil vannet inne i kolben koke, noe som vil hindre en stabil avlesning. På dette stadiet er det to muligheter: 1) avgasse kolben via fryse-tine-sykluser (typisk 3 blir brukt), eller 2) ganske enkelt avgasse flytende løsning. I det sistnevnte tilfelle, vil noe vann går tapt, vil imidlertid mengden være forholdsvis små sammenlignet med den resterende volum. For det tredje må en godt utstyrt og effektiv oppsettet være nøye konstruert for å etablere en konsistent gnist over elektrodene gjennom helheten av forsøket. BD-50E Tesla coils er ikke designet for langvarig operasjon, som de er ment for vakuum lekkasje deteksjon. Periodisk kjøling av Tesla-spolen er derfor anbefalt for utvidet driftslevetid. There er flere måter å oppnå dette. En enkel måte er å feste en tidtaker in-line mellom tenn tester og strømforsyningen og programmere timeren slik at det veksler i en time på / av sykluser. Kjøling Tesla-spolen med en kommersiell fan kan også være nødvendig å forlenge levetiden til Tesla coil. Tesla-spolen spissen bør være rørende eller nesten berører en av wolfram elektroder, en avstand mellom to av ca 1 mm eller mindre. I tillegg kan en intens utladning oppnås ved hjelp av en lengde av ledende metalltråd med en løkke i en ende drapert lett over elektrode på motsatt side av en rørende Tesla-spole for å unngå å bryte forseglingen til innholdet. Det er også anbefalt å ha en annen gnist generator tilgjengelig i tilfelle det primære gnist generator svikter på grunn av langvarig bruk.
Det er mange flere notater verdt å holde i tankene når du utfører ulike trinnene i protokollen skissert her. Ved utarbeidelsen av manifoldsystem for enn eksperiment og ved hjelp av et kvikksølvmanometer, er det generelt forårsaket at en presisjon på 1 mm Hg er den beste oppnåelige, på grunn av oppløsningen av det menneskelige øye. Noen gasser kan presentere ledningsevne problemer med motstandsbaserte målere. Kvikksølvmanometre presentere potensielle spill farer, som bør være forberedt på forhånd.
Mens montering av tre L reaksjonen kolbe, kan bruken av silisium vakuum fett redusere potensialet organisk forurensning, men forsiktighet bør tas for å fjerne dette grundig mellom kjøringer. Unnlatelse av å gjøre dette vil resultere i akkumulering av silika innskudd under høy temperatur pyrolyse, som kan forstyrre vakuum seler. I tillegg, wolfram elektroder er tilgjengelige i handelen som 2% toriumtilsatt wolfram og skal bindes inn i halvrunde grunnglassarmaturene. Ikke pyrolyze glassmontert wolfram elektroder i en ovn. De koeffisienter av termisk ekspansjon av wolfram og glass er forskjellige og skjelerng over 100 ° C kan svekke tetning rundt glass glødet elektroder og innføre lekkasjer i systemet. Dessuten kan ultrarent vann føres inn i 3 liter reaksjonskolbe ved å helle, ved å være forsiktig for å unngå kontakt med en hvilken som helst fett på porten som brukes, eller ved pipettering, ved hjelp av en prepyrolyzed glass-pipette. Den vandige fase i reaksjonskolben kan være bufret, hvis ønskelig. For eksempel, Miller og kolleger 9 bufret løsning til pH ~ 8,7 med NH3 / NH4Cl-buffer. For å gjøre dette ble den vandige fasen blir gjort 0,05 M i NH4Cl forut for å innføre det inn i reaksjonskolben. NH4Cl 99,5% renhet eller høyere, bør benyttes. Resten av NH 3 blir deretter tilsatt til reaksjonskolben som en gass.
Som forberedelse for gass føres inn i 3 liter reaksjonskolbe, kan kolben anbringes på fordeleren ved å plassere kolben i en korkring, sett på toppen av en lab jack og forsiktig å heve sammenstillingen til en kolbetettsittende forbindelse er oppnådd. Når du sjekker for lekkasjer, er det verdt å merke seg at sannsynlige kilder til lekkasjer inkluderer dårlige pakninger på veikryssene de halvrunde bakken glass leddene, som fester de wolfram elektroder til reaksjonskolben, og stoppekranen av adapteren festet til halsen 3 l reaksjonskolben. Dersom lekkasjer fra disse kildene blir oppdaget, fjerner du forsiktig tre L reaksjonen kolbe fra manifolden, tørke disse områdene med rene laboratorie vev, på nytt et friskt lag med vakuum fett og feste kolben til manifolden for å søke etter lekkasjer. Hvis det ikke blir funnet noen lekkasje, fortsett å innføre gasser i reaksjonskolben.
Mens innføring av gasser inn i apparatet, bør gassflasker være forsvarlig festet til en støtte. Forsiktighet bør utvises for å innføre gasser sakte. Ventiler på gassflasker bør åpnes langsomt og forsiktig mens overvåking manometeret for å unngå over-presse på glass og festet beslag. Det er viktig å merke seg that, og tilfører NH 3 inn i reaksjonskolben, fordi NH 3 er vesentlig oppløselig i vann under pKa som NH4 + (~ 9.2), i det vesentlige alt av NH3 gass føres inn i manifolden vil oppløses i vannfasen, slik at det endelige trykk i kolben, og manifolden som damptrykket til vann ved omgivelsestemperatur. Når dette trykk er oppnådd, kan man anta at overføringen er fullført. Det følgende er eksempler på de beregninger som må utføres for å nøyaktig innføre gasser i reaksjonskolben ved sine ønskede trykk:
Innføring av Gass NH 3
På grunn av at løseligheten av NH 3, i det vesentlige alt av det overfører fra manifolden til reaksjons-kolbe og oppløses i den vandige fase så lenge NH 3 i fordeleren er på et høyere trykk enn damptrykket av vann i reaksjonskolbe. Derfor bør den omgivende temperatur noteres, og damptrykket til vann ved denne temperatur bør være referert før innføring NH 3 inn i manifolden. Målet trykket av NH3 for å bli ført inn i reaksjonskolben bør være lik målet trykket av NH3 i 3 liter reaksjonskolbe, pluss damptrykket av vann i reaksjonskolben i det innspilte omgivelsestemperaturen. For eksempel, ved 25 ° C, er damptrykket av vann i omtrent 24 mmHg. Derfor, for å innføre 200 mmHg fra NH 3 inn i reaksjonskolben, last omtrent 225 mmHg fra NH 3 inn i manifolden før overføring av NH3 fra manifolden og inn i reaksjonskolben. Dette vil resultere i omtrent 200 mmHg av NH3 som blir innført i reaksjonskolben.
Innføring av CH 4
Etter NH 3 tillegg og dets oppløsning i the vannfase, vil trykket i det øvre område av reaksjonskolben være lik damptrykket av vann ved 25 ° C, omtrent 24 mmHg. Denne verdien vil bli brukt i forbindelse med et eksempel manifolden vist i figur 4, for å utføre en beregning for hvor mye CH 4 for å introdusere inn i manifolden, slik at 200 mmHg i CH 4 bli ført inn i reaksjonskolben:
P 1 = totale trykk ønskelig gjennom hele systemet, inklusive reaksjonskolben
V 1 = totale volumet av hele systemet, inkludert reaksjonskolben
P 2 = trykket av CH4 som trengs for å fylle manifold volum før innføring i reaksjonskolben
V 2 = volumet av manifold brukes for gass introduksjon
P 3 = trykket som allerede er i det øvre område av reaksjonskolben
V 3 = volum av reaksjonskolben
V 1 = 3000 ml + 100 ml + 300 ml + 40 ml + 20 ml + 3000 ml + 40 ml + 500 ml = 7000 ml
P 2 = trykk av CH 4 blir beregnet
V 2 = 100 ml + 300 ml + 40 + 20 + 3000 ml + 40 ml + 500 ml = 4000 ml
P 3 = 24 mmHg av H 2 O
V 3 = 3000 ml
Innføring av N 2
Etter innføring av CH 4, er det øvre område av reaksjonskolben okkupert av 200 mmHg i CH 4 og 24 mmHg i H 2 O for i alt 224 mmHg. Denne verdien vil bli brukt, sammen med dimensjonene på eksempel manifolden vist i figur 4, for å beregne tHan N 2 trykket som må føres inn i manifolden, slik at 100 mm Hg i N 2 vil bli innført i reaksjonskolben:
P 1 = totale trykk ønskelig gjennom hele systemet, inklusive reaksjonskolben
V 1 = totale volumet av hele systemet, inkludert reaksjonskolben
P 2 = trykket av N 2 nødvendig for å fylle manifold volum før innføring i reaksjonskolben
V 2 = volumet av manifold brukes for gass introduksjon
P 3 = trykket som allerede er i det øvre område av reaksjonskolben
V 3 = volum av reaksjonskolben
P 1 = 24 mmHg av H 2 O + 200 mmHg av CH 4 + 100 mmHg av N 2 = 324 mmHg
V 1 = 3000 ml + 100 ml> + 300 ml + 40 ml + 20 ml + 3000 ml + 40 ml + 500 ml = 7000 ml
2 = trykk av N 2 blir beregnet
V 2 = 100 ml + 300 ml + 40 ml + 20 ml + 3000 ml + 40 ml + 500 ml = 4000 ml
P 3 = 200 mmHg av CH 4 + 24 mmHg av H 2 O = 224 mmHg
V 3 = 3000 ml
Figur 4. . Manifold / vakuumsystem som brukes for å introdusere gasser inn i tre L reaksjonen kolbe Ventiler kontrollere gasstrømmen er merket som V 1 - V 8, mens stoppekraner kontrollerende gasstrømmen er merket som S 1 og S 2. Det er verdt å merke seg at mens Ventiler 1, 2, og 6, og stoppekran en er henvist til explicitly i protokollen, den andre ventiler og stoppekran inn i manifolden er vist her er nyttige for å legge til eller fjerne volum (det vil si å holde kolber) til eller fra manifolden. Når for eksempel innføring av gasser inn i manifolden ved relativt høye trykk (ca. 500 mm Hg eller høyere), er det anbefalt at experimenter gjør bruk av alle purge kolber som er festet til manifolden for å øke den tilgjengelige volumet av manifolden, og bidrar til å redusere risikoen av over-presse manifolden.
Etter initiering av eksperimentet, må systemet kontrolleres regelmessig for å sikre at eksperimentet er i gang på riktig måte. Ting å sjekke er: 1) tenngeneratoren produserer en gnist, og 2) den gnisten blir generert over Tungsten elektroder i en kontinuerlig måte. Hvis de ovennevnte vilkår ikke er oppfylt, kobler Tesla-spolen fra strømforsyningen, og erstatte det med backup Tesla coil. I mellomtiden kan reparasjoner av feil Tesla-spolen gjøres.Ofte kan kontaktplatene inne tenngeneratorhuset bli korrodert fra utvidet bruk, og bør være polerte, eller erstattes.
Ved fullføring av forsøket, kan gassene i hode-plass være irriterende for åndedrettssystemet. Skadelige gasser, som for eksempel hydrogencyanid 4 kan fremstilles ved forsøket. Hvis experimenter ikke er å samle gassprøver for analyse, kan det være nyttig for å koble apparaturen til en vann aspirator for å evakuere flyktige bestanddeler i omkring en time etter avslutningen av forsøket, mens apparatet forblir i avtrekksskap, før oppsamling væskeprøver . Av sikkerhetsmessige grunner, er det anbefales at apparatet er utløst i et fullt operativt avtrekkshette. Prøvetaking skal utføres i en operasjonell avtrekkshette og prøvehåndtering i et positivt trykk HEPA filtrert flyt benk anbefales.
Blant de tallrike typer av produkter dannet ved gnistutladnings experiments, aminosyrer er av betydning. Aminosyrer er syntetisert lett via Strecker syntese 17. Den Strecker-syntesen av aminosyrer innbefatter omsetning av aldehyder eller ketoner og HCN generert ved virkningen av elektriske utladningen på gassene som innføres i reaksjonsapparatet, som ved oppløsning i den vandige fase, kan reagere med ammoniakk for å danne α-aminonitriles som gjennomgår hydrolyse for å gi aminosyrene. Det er, selvfølgelig, men en mekanisme for syntesen, og andre kan også være operativt, slik som direkte aminering av forløperne med akrylonitril til å gi β-alanin-forløpere, eller direkte hydrolyse av høyere molekylvekt Thölin aktig materiale for å gi aminosyrene direkte , by-passing av Strecker mekanisme.
Aminosyre forurensning av prøvene produsert av Miller-Urey eksperimenter kan oppstå hvis de forholdsregler som er nevnt tidligere ikke følges eksplisitt. Under analyse av prøver, er det viktig å search etter tegn på bakke forurensning som kan ha sin opprinnelse fra prøvehåndtering eller prøveoppbevaring. Bruken av OPA / NAC 16 i forbindelse med LC-FD teknikker gjør det mulig for den kromatografiske separasjon av D-og L-enantiomerer av aminosyrer med kirale sentre og deres respektive, individuelle kvantifisering. Kirale aminosyrer syntetiseres av eksperimentet skulle være racemisk. Akseptable eksperimentell feil ved syntesen av aminosyrer med chirale sentre er generelt ansett å være omtrent 10%. Derfor chirale aminosyre D / L-forhold som tyder på anrikning i én enantiomer med mer enn 10% er en god beregning av for å bestemme om prøven er blitt forurenset.
De metodene som presenteres her er ment å instruere hvordan gjennomføre en Miller-Urey typen gnist utslipp eksperiment, men det er begrensninger i teknikken beskrevet her som bør nevnes. Først, oppvarming av enkelt 3 L kolbe (figur 1B), Vil resultere i kondensasjon av vanndamp på spissene av elektrodene, dempe gnist, og å redusere genereringen av radikale arter som driver mye av kjemien som foregår i løpet av eksperimentet. Videre er bruk av en varmekappe for å varme opp anordningen ikke er nødvendig å syntetisere organiske forbindelser, slik som aminosyrer. Dette skiller seg fra Miller opprinnelige eksperiment hvor han brukte en mer kompleks, spesialbygde, dual kolbe apparatur (figur 1 A) 5 og oppvarmet liten kolbe ved bunnen av apparaturen, som hadde vann i den (figur 1A). Oppvarming av anordningen har hjulpet til med sirkulasjon av utgangsmaterialene, og som tar sikte på å etterligne fordampning i en tidlig jordsystem. For det andre protokollen beskrevet her anbefaler en 1 t / på-syklus ved bruk Tesla-spolen, som effektivt dobler mengden av tid et eksperiment som trengs for å fullføre, sammenlignet med forsøkene utført av Miller, idet han kontinuerlig ført eleCTricity inn i systemet fire. For det tredje, da gnistgeneratorer ikke er ment for langtids bruk, de er utsatt for feil under langvarig bruk og må regelmessig vedlikeholdes, og noen ganger er erstattet med et back-up-enhet, dersom den primære tenngenerator svikter i løpet av et eksperiment. Endelig er den protokoll som er beskrevet her involverer bruk av glassstoppekraner, som krever høyvakuum fett for å gjøre hensiktsmessige pakninger. Hvis ønskelig, kan polytetrafluoretylen (PTFE)-stoppekraner benyttes for å unngå vakuumfett. Men hvis undersøke disse stoppekraner for potensielle lekkasjer med en gnist lekkasjedetektor, være forsiktige for å ikke overeksponere PTFE til tenn da dette kan kompromittere integriteten til PTFE og føre til dårlige pakninger blir gjort av disse stoppekraner.
Betydningen av den metode som er beskrevet her med hensyn til eksisterende teknikker, som ligger innenfor dens enkelhet. Den benytter en kommersielt tilgjengelig 3-L kolbe, som også er betydelig mindre skjør og lettere å cleen mellom eksperimenter enn den opprinnelige design brukes av Miller fem. På grunn av at anordningen er mindre tungvint, det er liten nok til å utføre et eksperiment i en avtrekkshette.
Etter at teknikken beskrevet her har blitt mestret, kan den modifiseres på en rekke måter for å simulere mange typer av primitive terrestriske miljøer. For eksempel kan mer oksidert gassblandinger brukes 14,18,19. Videre, ved å bruke modifikasjoner av anordningen, energikilden kan endres, for eksempel ved å bruke en stille utladning 4, ultrafiolett lys 20, simulerer vulkan systemer 4,12,21, etterligne radioaktivitet fra jordskorpen 22, og etterligne energi produsert av sjokkbølger fra Meteoritic virkninger 23, og også kosmisk stråling 18,19.
Den klassiske Miller-Urey eksperimentet viste at aminosyrer, viktige byggesteinene i biologiske proteiner, kan synkrothesized ved hjelp av enkle startmaterialer under simulerte prebiotic terrestriske forhold. Den magnetisering av gassformige molekyler ved elektrisk utladning fører til fremstilling av organiske forbindelser, inkludert aminosyrer, under slike forhold. Mens aminosyrer er viktig for moderne biologi, gir Miller-Urey eksperimentet bare en mulig mekanisme for deres abiotiske syntese, og forklarer ikke livets opprinnelse, som de prosessene som gir opphav til levende organismer var trolig mer komplisert enn dannelsen av enkle organiske molekyler.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Disclosures
Forfatterne erklærer ingen konkurrerende økonomiske interesser.
Acknowledgments
Dette arbeidet ble i fellesskap støttes av NSF og NASA Astrobiologi Program, under NSF Center for Chemical Evolution, CHE-1004570, og Goddard Center for Astrobiologi. ETP ønsker å erkjenne ytterligere finansiering fra NASA Planetary Biology Internship Program. Forfatterne vil også takke Dr. Asiri Galhena for uvurderlig hjelp i å sette opp de første laboratoriefasiliteter.
Materials
| Name | Company | Catalog Number | Comments |
| Glass Plugs for Manifold | Chemglass | CG-983-01 | |
| High Vacuum Grease | Apiezon | N/A | Type M/N |
| Silicon High Vacuum Grease | Dow Corning | 1597418 | |
| Teflon PFA Tubing | McMaster-Carr | 51805K54 | |
| Ultra-Torr Vacuum Fittings | Swagelok | SS-4-UT-6 | |
| Dry Scroll Vacuum Pump | Edwards | A72401905 | |
| U-Tube Manometer | Alta-Robbins | 100SS | |
| 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 | |
| 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 hr Plug-in Basic Timer | General Electric Company | 15119 | |
| Cleaning Detergent | Alconox | 1104 | |
| 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
- Oparin, A. I. The Origin of Life. , Izd. Moskovshii Rabochii. (1924).
- Haldane, J. B. The origin of life. Rationalist Annu. 148, 3-10 (1929).
- Garrison, W. M., Morrison, D. C., Hamilton, J. G., Benson, A. A., Calvin, M. Reduction of Carbon Dioxide in Aqueous Solutions by Ionizing Radiation. Science. 114, 416-418 (1951).
- Miller, S. L. Production of Some Organic Compounds under Possible Primitive Earth Conditions. J. Am. Chem. Soc. 77, 2351-2361 (1955).
- Miller, S. L. A Production of Amino Acids Under Possible Primitive Earth Conditions. Science. 117, 528-529 (1953).
- Heyns, H. K., Walter, W., Meyer, E. Model experiments on the formation of organic compounds in the atmosphere of simple gases by electrical discharges (Translated from German). Die Naturwissenschaften. 44, 385-389 (1957).
- Ponnamperuma, C., Woeller, F. α-Aminonitriles formed by an electric discharge through a mixture of anhydrous methane and ammonia. Biosystems. 1, 156-158 (1967).
- Oró, J. Synthesis of Organic Compounds by Electric Discharges. Nature. 197, 862-867 (1963).
- Ring, D., Wolman, Y., Friedmann, N., Miller, S. L. Prebiotic Synthesis of Hydrophobic and Protein Amino Acids. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 69, 765-768 (1972).
- Wolman, Y., Haverland, W. J., Miller, S. L. Nonprotein Amino Acids from Spark Discharges and Their Comparison with the Murchison Meteorite Amino Acids. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 69, 809-811 (1972).
- Roscoe, S., Miller, S. L. Energy Yields for Hydrogen Cyanide and Formaldehyde Syntheses: The HCN and Amino Acid Concentrations in the Primitive Ocean. Orig. Life. 17, 261-273 (1987).
- Johnson, A. P., et al. The Miller Volcanic Spark Discharge Experiment. Science. 322, 404 (2008).
- Parker, E. T., et al. Primordial synthesis of amines and amino acids in a 1958 Miller H2S-rich spark discharge experiment. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 108, 5526-5531 (2011).
- Cleaves, H. J., Chalmers, J. H., Lazcano, A., Miller, S. L., Bada, J. L. A reassessment of prebiotic organic synthesis in neutral planetary atmospheres. Orig. Life Evol. Biosph. 38, 105-115 (2008).
- Glavin, D. P., et al. Amino acid analyses of Antarctic CM2 meteorites using liquid chromatography-time of flight-mass spectrometry. Meteorit. Planet. Sci. 41, 889-902 (2006).
- Zhao, M., Bada, J. L. Determination of α-dialkylamino acids and their enantiomers in geologic samples by high-performance liquid chromatography after a derivatization with a chiral adduct of o-phthaldialdehyde. J. Chromatogr. A. 690, 55-63 (1995).
- Strecker, A. About the artificial formation of lactic acid and a new Glycocoll the homologous body Justus Liebigs Annalen der Chemie. 75, 27-45 (1850).
- Miyakawa, S., Yamanashi, H., Kobayashi, K., Cleaves, H. J., Miller, S. L. Prebiotic synthesis from CO atmospheres: implications for the origins of life. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 99, 14628-14631 (2002).
- Kobayashi, K., Kaneko, T., Saito, T., Oshima, T. Amino Acid Formation in Gas Mixtures by Particle Irradiation. Orig. Life Evol. Biosph. 28, 155-165 (1998).
- Sagan, C., Khare, B. N. Long-Wavelength Ultraviolet Photoproduction of Amino Acids on the Primitive Earth. Science. 173, 417-420 (1971).
- Harada, K., Fox, S. W. Thermal Synthesis of Natural Amino-Acids from a Postulated Primitive Terrestrial Atmosphere. Nature. 201, 335-336 (1964).
- Ponnamperuma, C., Lemmon, R. M., Mariner, R., Calvin, M. Formation of Adenine by Electron Irradiation of Methane Ammonia, and Water. Proc. Natl. Acad. Sci. USA. 49, 737-740 (1963).
- Bar-Nun, A., Bar-Nun, N., Bauer, S. H., Sagan, C. Shock Synthesis of Amino Acids in Simulated Primitive Environments. Science. 168, 470-473 (1970).
