Miller-Urey-experiment | experiment dat organische verbindingen maakte uit anorganische verbindingen

Miller studeerde in 1951 af aan de Universiteit van Californië in Berkeley met een Bachelor of Science in scheikunde. Daarna ging hij naar de Universiteit van Chicago om zijn studie af te ronden. Aan de Universiteit van Chicago werd hij ingeschreven voor een PhD-programma. Aanvankelijk begon hij te werken met de theoretische natuurkundige Edward Teller aan de synthese van elementen. In die tijd woonde Miller een lezing bij van Harold Urey over het ontstaan van het zonnestelsel. Urey presenteerde het idee dat organische moleculen werden gesynthetiseerd in een vroege aardatmosfeer. Het inspireerde Miller zeer. Hij bleef echter samenwerken met Teller. Na een jaar van vruchteloos werk met Teller, en het vooruitzicht dat Teller Chicago zou verlaten om aan de waterstofbom te werken, benaderde Miller Urey in september 1952 voor een nieuw onderzoeksproject. In eerste instantie was Urey terughoudend om een afgestudeerde student op zo'n riskant project te zetten, maar uiteindelijk stemde hij toe.

Toen Miller zijn resultaten aan Urey toonde, stelde deze Miller voor de resultaten onmiddellijk te publiceren. Urey weigerde co-auteur te zijn, omdat hij vond dat Miller al het werk had gedaan en niet met de eer wilde strijken. Miller diende het manuscript in bij Science op 10 februari 1953. Na weken van stilte deed Urey navraag en schreef hierover op 27 februari aan de voorzitter van de redactie. Daarna ging een maand voorbij, maar nog steeds was er geen beslissing. Als gevolg daarvan trok de woedende Urey op 10 maart het manuscript in en diende hij het zelf op 13 maart in bij het Journal of the American Chemical Society. Tegen die tijd schreef de redacteur van Science, blijkbaar geërgerd door Urey's insinuatie, rechtstreeks aan Miller dat het manuscript zou worden gepubliceerd. Miller aanvaardde het en trok het manuscript terug uit het Journal of the American Chemical Society.

Voor dit experiment ontwierp Miller een afgesloten glazen apparaat en gebruikte het om de omstandigheden op aarde te simuleren voordat het leven verscheen. Het bestond uit twee glazen kolven. De ene was van 500 ml met 200 ml water erin gegoten. De andere was van 5 liter met een paar elektroden. Deze was gevuld met 100 mmHg waterstof (H₂ , 200 mmHg methaan (CH₄ ), en 200 mmHg ammoniak (NH₃ ). Om regen te simuleren, werd het water in de kleinere kolf verwarmd om verdamping teweeg te brengen, en de waterdamp werd in de grotere kolf toegelaten en vermengde zich met de andere gassen. Om bliksem te simuleren in het waterdamp- en gasmengsel werden elektrische vonken afgevuurd tussen de elektroden. Vervolgens werd het water weer afgekoeld en ontstond er regen. Dit proces ging een week lang door.

Na een dag werd de oplossing roze van kleur, en na een week werd de oplossing dieprood en troebel. Vervolgens werd kwikchloride toegevoegd om microbiële verontreiniging te voorkomen. De reactie werd gestopt door bariumhydroxide en zwavelzuur toe te voegen, en verdampt om onzuiverheden te verwijderen. Toen Miller de oplossing analyseerde, vond hij veel aminozuren; een van de bouwstenen van het leven.

Bovendien zijn er aanwijzingen dat de oorspronkelijke atmosfeer van de aarde een andere samenstelling kan hebben gehad dan het gas dat in het Miller-Urey-experiment werd gebruikt. Er is overvloedig bewijs voor grote vulkaanuitbarstingen 4 miljard jaar geleden, waarbij kooldioxide, stikstof, waterstofsulfide (H₂ S) en zwaveldioxide (SO₂ ) in de atmosfeer zouden zijn vrijgekomen. Experimenten met deze gassen, naast die van het oorspronkelijke Miller-Urey experiment, hebben meer verschillende moleculen opgeleverd.

Merk op dat organische verbindingen, waaronder aminozuren, aanwezig zijn in het meteorietstof dat op aarde neerregent. Daarom is de belangstelling voor abiogenese en de oorsprong van het leven verschoven naar de vraag hoe cellen en grote macromoleculen zijn ontstaan.