结构生物化学/奥巴林-霍尔丹假说
奥巴林-霍尔丹假说
奥巴林-霍尔丹假说是由两位科学家独立提出的假说：俄罗斯化学家 A.I. 奥巴林和英国科学家约翰·霍尔丹。
他们都独立地提出，如果原始大气是还原性的（与富氧大气相反），并且有适当的能量供应，例如闪电或紫外线，以及大约 1073 K 的高温，那么就可以合成各种各样的有机化合物。
奥巴林在 1924 年提出了地球大气在其早期发展阶段是极度还原性的假说。这意味着大气中有过量的负电荷，可以为化合物添加电子，从而引发还原反应。奥巴林提出，这些有机化合物可能经历一系列反应，导致越来越复杂的分子。在这种情况下，奥巴林假设有机分子可以从简单的无机分子形成。他提出，这些分子在水性环境中形成了胶体聚集体或“凝聚体”。这些凝聚体能够以类似于代谢的方式吸收和同化来自环境中的有机化合物。它们会参与进化过程，最终导致第一个生命形式的出现。
同样，在 1929 年，霍尔丹在阅读了奥巴林关于还原性大气的理论之前，也提出了地球早期大气是还原性的假说，这可以催化反应，从更简单的分子形成更复杂的的有机分子。霍尔丹假设，海洋就像一个巨大的烹饪锅，在太阳或闪电的驱动下，化学反应可以在水性环境中发生，形成各种各样的有机化合物。霍尔丹提出，原始海洋是太阳能驱动的巨大化学实验室。大气没有氧气，二氧化碳、氨和紫外线的结合产生了大量的有机化合物。海洋变成了一个“热稀汤”，包含大量的有机单体和聚合物。霍尔丹设想，单体和聚合物的群体获得了脂质膜，进一步的发展最终导致了第一个活细胞的形成。
霍尔丹创造了“前生物汤”或“前生物大气”这个词，它包含丰富的甲烷、氨和水。这个词成为了奥巴林-霍尔丹关于生命起源观点的有力象征。
米勒-尤里实验
1953 年，两位科学家着手测试奥巴林和霍尔丹的假说。哈罗德·尤里和他的学生斯坦利·米勒试图计算早期地球大气的化学成分。他们基于早期大气是还原性的观点进行计算。为了做到这一点，他们通过创建一个封闭的系统来模拟早期地球大气条件，该系统包含水、甲烷气体、氨气和氢气，比例为 2:1:2，以及水蒸气，并保持 1073 K 的高温。尤里建议他的学生米勒应该尝试在这种大气中合成有机化合物。
米勒进行了一项实验，在其中他通过一个充满尤里鉴定的气体和水的烧瓶，以 75,000 伏的电压持续放电。此外，这股电流通过实验室设置，以模拟早期大气中存在的闪电的催化源。
米勒发现，在将混合物循环了 18 天后，大部分氨和大部分甲烷都被消耗掉了。主要的气态产物是一氧化碳 (CO) 和氮气 (N2)。此外，水中有暗物质积聚。这些物质中的一些特定的成分无法被识别，但很明显该物质包含各种各样的有机聚合物。从他们实验的结果来看，他们发现系统中高达 15% 的碳是无机化合物，这些化合物是在系统中形成的。这一结论证明了有机分子可以从地球早期大气中的无机分子形成。此外，在产生的有机分子中，米勒和尤里表明其中一些是有机化合物，即氨基酸，这是生物体生存所必需的。
对水溶液的分析表明，还合成了以下物质：
1. 25 种氨基酸（主要的氨基酸是甘氨酸、丙氨酸和天冬氨酸）
2. 几种脂肪酸
3. 羟基酸
4. 酰胺类产物。
米勒-尤里实验的影响
米勒-尤里实验立即被认为是生命起源研究中的一个重要突破。它被认为是奥巴林-霍尔丹假说的确认，因为生命中的几个关键分子可以在奥巴林和霍尔丹设想的原始地球上的那种条件下合成。然后，这些分子就可以参与前生物化学过程，导致生命的起源。
其他类似的实验也已经完成，以模拟早期地球条件，试图找到有机分子可能形成的其他方式。一项实验旨在模拟深海火山条件。在这些海底火山中，催化热以及多种矿物质不断供应。这为有机分子形成提供了理想的系统。该系统也被发现会产生氨基酸，这对于生物体将氨基酸加工成蛋白质至关重要。
自米勒-尤里实验以来，人们投入了大量精力研究前生物化学。很明显，将简单的分子组织成能够繁殖和进化的集合体，比实验后人们普遍认识到的要困难得多。此外，关于早期大气是高度还原性的观点，在二十世纪末受到了挑战，不再是共识观点。
尽管米勒-尤里实验的具体细节对于生命起源的意义现在可能存在疑问，但它开启了前生物化学这一新的科学学科，并对生命起源理念的发展产生了巨大的影响。
参考资料
“生命的起源：二十世纪的里程碑。”生命的起源：奥巴林-霍尔丹假说。N.p.，n.d. 网页。2012 年 10 月 28 日。<http://www.simsoup.info/Origin_Landmarks_Oparin_Haldane.html>。
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里西，简·B.，尼尔·A. 坎贝尔。坎贝尔生物学。哈洛：皮尔森教育，2011 年。印刷。