氨基酸的形成

3.氨基酸的形成

在20世纪30年代，俄国的亚历山大·欧伯林和英国的哈尔登已指出，假如大气像今天这样富含氧气（氧化作用）的话，也许就不可能形成生命所需的有机化合物。氧从其他化合物中夺取氢原子，就会阻碍把简单有机分子转变成复杂有机分子的各种中反应。因此，欧伯林和哈尔登提出，早期地球的大气，像外星球的大气一样，呈还原状态：它含有极少量的氧而富含氢（H₂）和能向其他物质赠送氢原子的化合物。这样的气体假定含有甲烷（CH₄）和氨（NH₃）。

1953年，开创了实验性的生物前化学反应的新纪元，郝罗德·尤雷和斯坦利·米勒极想知道当地球仍处于还原状态大气包围时所发生的各种反应。在自制的装置中，米勒建立了这样的一种“大气”——在水的“洋面”上由甲烷、氨、水和氢组成的大气，接着，他们将受试的气体经受以连续放电的形式产生的“内电”。

米勒发现，经数日之后，在这种系统中大约有10%的碳被转化成相对少量的可检测的有机化合物，而接近2%的碳变成了组成蛋白质的各种氨基酸。这一发现是特别令人兴奋的，因为它表明构成蛋白质和生命本身所需的氨基酸在我们这个最原始的星球上或许已经大量存在。在当时，研究人员还不可能对核酸的起源给予更多的关注，他们最大的兴趣在于阐明地球上是怎样出现蛋白质的。

仔细的分析说明，在实验中发生的许多化学反应可能在生物前的地球上已曾发生过。首先，“大气”中的气体经反应形成一组包括氢氰酸（HCN）和醛（含有醛基CHO的化合物）在内的简单有机化合物，然后醛与氨和氢氰酸结合形成中间产物氨基腈，氨基腈再与“海洋”中的水相互作用而生成氨基酸和氨，由甲醛（CH₂O）、氨和氢氰酸结合而产生的最大量的氨基酸是甘氨酸，同时还少量地生成了令人惊奇的标准的20种氨基酸。

HCHO＋NH₃＋HCN→CH₂（NH₂）CN＋H₂O

CH₂（NH₂）CN＋2H₂O→CH₂（NH₂）COOH＋NH₃

自此以后，研究人员将许多不同的简单气体的混合物经各种能源处理，这些实验的结果简洁地概括起来就是：在充分还原的条件下，最容易形成氨基酸；相反，在氧化的条件下，全部不能形成氨基酸或者只有少量的氨基酸生成。