米勒被遗忘的实验指向了原始蛋白质的起源

斯坦利·米勒(Stanley Miller)在1953年因他的实验而一举成名，他的实验表明了地球上第一个氨基酸是如何产生的，从而跨越了生命起源的重要一步。然而，仍有一个悬而未决的问题是，这些氨基酸是如何聚合成第一批蛋白质的。现在，在分析了被遗忘的1958年米勒实验的样本后，一名前学生认为，米勒不知道的是，一个可能的答案可能已经隐藏了50多年。

1953年，米勒将气态甲烷、氨、水和氢混合在一个特别设计的反应容器中，并将它们放置一个星期，让这些材料不断地产生火花来模拟闪电。经过分析，这种混合物含有几种氨基酸。1958年，为了解释氨基酸是如何凝结成蛋白质的，他重复了这个反应，这次加入了用于生产药物的凝结试剂氰胺。

1958年，还没有人正式提出早期大气中存在氰胺。那么米勒为什么要加上它呢?上世纪50年代初，他曾在美国哥伦比亚大学(Columbia University)工作。“在那种环境下，许多人都在如何合成肽和蛋白质以制造第一个人造蛋白质方面进行了大量的工作，”他说杰弗里·巴达他曾是米勒在加州大学圣地亚哥分校(University of California, San Diego)的博士生，而这实际上是在那些实验室里完成的。Bada怀疑，在一次研讨会上或“喝啤酒或其他什么”时，有人可能会提出氰胺可能存在于早期的地球上。

奇怪的是，尽管记录了实验并保留了样本，米勒却从未分析过它们。在20世纪60年代末，其他研究人员提出，紫外线可能会刺激甲烷与原始大气中的氨反应，产生氰胺。然而，即使在那时，米勒的实验也没有重复，因为氰胺只在温和的酸性环境中有效地催化氨基酸凝结，而早期地球上的条件被认为是中性或碱性的。

不寻常的继承

1999年，米勒严重中风后，巴达继承了这些样本。Bada与加州大学圣地亚哥分校和亚特兰大佐治亚理工学院的同事们一起分析了样本，鉴定出12种氨基酸和10种二肽．

在确认了氰胺只能在酸性条件下聚合氨基酸之后，研究人员被难住了。“我在想:‘这到底是怎么回事?”巴达说。经过深思熟虑，研究人员意识到，在这些实验中产生氨基酸的Strecker合成过程通过两种中间产物——氨基腈和氨基酰胺。当他们将这些中间体添加到反应混合物中时，反应在轻度碱性条件下进行得很好。研究人员说，这表明氨基酸只有在酸性条件下才会聚合成多肽，而中间体在碱性环境下会聚合成多肽。

二肽及其环状形式二酮哌嗪的总收率约为10%，但Bada认为，即使是少量，这类化学物质也能达到目的。他说:“我们已经发现的一些简单的二肽及其环状形式(二酮哌嗪)在低浓度的各种反应中都是有效的催化剂。”“因此，这些可能有助于促进更复杂分子的形成，从而导致第一类基于简单核酸的自我复制实体，从而导致生命的起源。”

“斯坦利·米勒实验的复活大大扩展了支持肽合成的环境条件，”他说艾琳陈美国加州大学圣巴巴拉分校教授。“在不同的条件下，实验中产生肽的相同机制可能会得到增强，从而产生更高的产量。”