Опыты Миллера, Сазерленда etc с точки зрения химии

[Вольный Сяншен]

1. Что эти должны были продемонстрировать?

2. Что они показали на самом деле?

3. Достижимы ли эти цели в принципе?

 

1. {И не надо смеяться над Миллером, при всей наивности этот опыт уже лет 60 рисуют в учебниках биологии (что важно, и о чём надо будет сказать отдельно), да и по результатам он сопоставим с опытом Сазерленда, хотя Миллер был недоучившийся химик, а Сазерленд целый профессор.}

 

Итак, условия: наличие потока энергии в той или иной форме + набор веществ, которые были или могли быть на Земле + условия, которые были или могли быть на Земле.

 

Задача: продемонстрировать возможность спонтанной химической эволюции веществ от "простых" и по возможности неорганических к "сложным", а конкретнее к веществам, известным как продукты биосинтеза.

В идеале, как задача максимум, найти химическую эволюцию уже этих "пребиотических", как их обозначили, веществ в самовоспроизводящиеся системы.

(Продолжение следует....)

[Вольный Сяншен]

1... Почему Миллер и Сазерленд взяли именно такие исходники (аммиак, метан, углекислый газ, окись углерода у первого и цианоацетилен, циановодород, гликольальдегид, сероводород и пр у второго)?

 

Этих веществ нет на планетах земной группы, их нет в земной атмосфере и некоторые из них только в микроколичествах содержатся в вулканических газах. Кроме того они (особенно набор Сазерленда) обладают в условиях биогенеза (жидкая вода, t=-10...+110°C) очень высокой химической активностью и накопиться в приемлемых концентрациях не могут. Для них доступны только микроконцентрации и то в непродолжительные временные интервалы порядка дней или месяцев.

Так почему были взяты именно эти вещества? Потому что наши экспериментаторы химики.

Миллер взял окислитель СО2, восстановитель СН4, нуклеофил NH3 и электрофил СО.

Сазерленд вообще профи, взял карбонильные и нитрильные соединения, которые прекрасно вступают между собой в реакции конденсации.

То есть взяли то, что даст результат.

 

Изменено 22 Июня, 2025 в 16:34 пользователем Вольный Сяншен

[Paul_S]

В 22.06.2025 в 19:33, Вольный Сяншен сказал:

аммиак, метан, углекислый газ, окись углерода

 

Этих веществ нет на планетах земной группы, их нет в земной атмосфере

 

Чиво? Это соединения элементов первого и второго периодов которые есть и в космосе, и на планетах Солнечной системы, в том числе земной группы (Марс).

[Вольный Сяншен]

В 22.06.2025 в 23:32, Paul_S сказал:

Чиво?

Таво.

По углекислому газу да, я забыл отметить, но он вполне укладывается в оксидный состав планет земной группы, включая состав литосферы и гидросферы.

А вот восстановленных форм на этих планетах нет, если что и обнаруживается, то микроколичества на грани погрешности измерений. Земной метан очевидно имеет биогенное происхождение, и до жизни присутствовать на Земле не мог. Вулканические газы состоят практически из воды и углекислого газа, очень отдельные вулканы дают некоторое количество аммиака или углеводородов, их синтез считается метаморфическим, при прохождении тех же воды и СО2 через отложения ископаемой органики.

В 22.06.2025 в 23:32, Paul_S сказал:

Это соединения элементов первого и второго периодов

Не имеет никакого значения, каких периодов эти элементы. Не надо путать элементы и их соединения (8 класс), элементы есть, а указанных соединений нет.

[Вольный Сяншен]

2. Прежде, чем рассматривать объективные результаты опытов, интересно отметить некоторые субъективные.

В моём школьном учебнике биологии (70-е годы прошлого века) было про опыт Миллера, а в учебнике химии не было, хотя это чистая химия и к биологии отношения не имеет. Прошло 50 лет, ранний Брежнев сменился на позднего Путина, а по прежнему в учебниках биологии опыт Миллера есть, а в учебниках химии нет.

Это конечно не является чисто школьным феноменом, а отражает отношение биологов и химиков как членов научного сообщества к результатам этих опытов. Кстати, с опытом Сазерленда то же самое, кандидаты биологических наук пишут восторженные статьи в "Элементы", где писают кипятком от восторга, а химики не только не торопятся дать автору нобелевку, а просто игнорируют великие достижения.

(Замечания: а).справедливости ради, его опыты достаточно остроумны, но не настолько, чтобы конкурировать с образцами; б). Премию Дарвина ему таки дали)))) ).

 

И не все биологи настолько не разбираются в химии, чтобы не понимать, что перед ними банальные реакции нуклеофильного присоединения, и что оргсинтез позволяет и не такие вещи делать (см например синтез витамина В12). Так что этот феномен имеет скорее психологическую природу, видимо очень хочется.

[Caesium137]

В 23.06.2025 в 11:54, Вольный Сяншен сказал:

Таво.

По углекислому газу да, я забыл отметить, но он вполне укладывается в оксидный состав планет земной группы, включая состав литосферы и гидросферы.

А вот восстановленных форм на этих планетах нет, если что и обнаруживается, то микроколичества на грани погрешности измерений. Земной метан очевидно имеет биогенное происхождение, и до жизни присутствовать на Земле не мог. Вулканические газы состоят практически из воды и углекислого газа, очень отдельные вулканы дают некоторое количество аммиака или углеводородов, их синтез считается метаморфическим, при прохождении тех же воды и СО2 через отложения ископаемой органики.

Не имеет никакого значения, каких периодов эти элементы. Не надо путать элементы и их соединения (8 класс), элементы есть, а указанных соединений нет.

Так погуглите первичный состав атмосферы. Вполне там были и метан, и аммиак, образовавшиеся в результате вулканической активности на планете. Организмы пока не начали кислород выделять, окисляться-то нечем

[Loiso Pondohva]

Единственное к чему тут возможно небезосновательно прикопаться и о чём имеет смысл говорить- это аммиак и более подробное изучение механизмов его генерации.
Там действительно есть некоторые неразрешённые вопросы. 
Что до абиогенного угарного газа и метана...Ну читайте книжки и изучите механизмы их генерации хотя бы на современной Земле, Венере и Марсе, что тут сказать. 20% метана на земле - вообще не биогенные.
Про серпинтизацию оливина в коре там почитайте...
 

В 23.06.2025 в 10:29, Caesium137 сказал:

аммиак

По аммиаку есть затык. Появляться то и подолгу существовать - вполне мог. Хотя фотолиз и окисление - бессердечные сволочи.
А вот что с его генерацией - уже не так понятно.
В протопланетных дисках его полно, и механика его появления там - тоже понятная. А вот на планетах, вулканы и "молнии" его дают, но очень немного. Не совсем понятно насколько эти количество достаточны и споры об этом ведутся.

 

Изменено 23 Июня, 2025 в 09:32 пользователем Loiso Pondohva

[Paul_S]

В 23.06.2025 в 09:54, Вольный Сяншен сказал:

Таво.

По углекислому газу да, я забыл отметить, но он вполне укладывается в оксидный состав планет земной группы, включая состав литосферы и гидросферы.

А вот восстановленных форм на этих планетах нет, если что и обнаруживается, то микроколичества на грани погрешности измерений. Земной метан очевидно имеет биогенное происхождение, и до жизни присутствовать на Земле не мог. Вулканические газы состоят практически из воды и углекислого газа, очень отдельные вулканы дают некоторое количество аммиака или углеводородов, их синтез считается метаморфическим, при прохождении тех же воды и СО2 через отложения ископаемой органики.

Не имеет никакого значения, каких периодов эти элементы. Не надо путать элементы и их соединения (8 класс), элементы есть, а указанных соединений нет.

Элементы первого-второго периодов легко образуются при термоядерных реакциях и, естес-но, существуют в звездном веществе в том числе и в виде бинарных соединений друг с другом. Все такие соединения обнаружены в коронах звезд и в атмосферах соотв. планет. Учите матчасть.

[Вольный Сяншен]

В 23.06.2025 в 11:29, Caesium137 сказал:

погуглите первичный состав атмосферы

Для чего, чтобы прочитать, что первичный состав атмосферы неизвестен? Или для того, чтобы прочитать такие перлы (извините, из Википедии):

Цитата

азота и углекислого газа (образованы в результате химических реакций из аммиака и углеводородов)

Образование большого количества азота обусловлено окислением аммиачно-водородной атмосферы молекулярным кислородом, который стал поступать с поверхности планеты в результате фотосинтеза

Если Вы химик, Вас ничего здесь не смущает?

 

В 23.06.2025 в 11:29, Caesium137 сказал:

там были и метан, и аммиак, образовавшиеся в результате вулканической активности на планете

Сейчас метан и аммиак из вулканов выделяется в редких случаях и в небольших количествах, несмотря на захороненные под землёй нефти. Кто сказал, что в древности метана и аммиака там было больше? 

В 23.06.2025 в 11:29, Caesium137 сказал:

метан, и аммиак

Для того, чтобы окислить углерод в метане, нужен кислород-0.

Для того, чтобы окислить кислород -2 до кислорода 0, нужно восстановить углерод.

= чтобы окислить углерод нужно восстановить углерод.

С аммиаком ситуация схожая, чтобы окислить аммиак, нужно восстановить углерод. И вот окислилась наша аммиачная атмосфера до азотной. Где находится химически эквивалентное количество восстановленного углерода?

[Вольный Сяншен]

В 23.06.2025 в 15:07, Paul_S сказал:

Элементы первого-второго периодов легко образуются при термоядерных реакциях

При чём здесь нуклеосинтез? Кто с этим вообще спорил?

Речь про простую эмпирику: есть дальние планеты с условно восстановительным химическим составом (водород, метан, аммиак), есть планеты земной группы с окислительным составом (литосфера из оксидов, гидросфера (где есть) из оксида, атмосфера из оксидов и азота).

 

Считать, что литосфера Земли кристаллизовалась при t=1200°C именно в восстановительной атмосфере нет никаких оснований. Большинство металлов так и существует в виде оксидов по сей день. 

На Венере и Марсе тоже сплошные оксиды. Предполагать в атмосфере можно что угодно, аммиак, метан, перксенат нитрония, но опираться можно только на факты, и они показывают вокруг только окислители.