3.氨基酸的形成

在20世紀(jì)30年代，俄國的亞歷山大·歐伯林和英國的哈爾登已指出，假如大氣像今天這樣富含氧氣（氧化作用）的話，也許就不可能形成生命所需的有機(jī)化合物。氧從其他化合物中奪取氫原子，就會(huì)阻礙把簡單有機(jī)分子轉(zhuǎn)變成復(fù)雜有機(jī)分子的各種中反應(yīng)。因此，歐伯林和哈爾登提出，早期地球的大氣，像外星球的大氣一樣，呈還原狀態(tài)：它含有極少量的氧而富含氫（H₂）和能向其他物質(zhì)贈(zèng)送氫原子的化合物。這樣的氣體假定含有甲烷（CH₄）和氨（NH₃）。

1953年，開創(chuàng)了實(shí)驗(yàn)性的生物前化學(xué)反應(yīng)的新紀(jì)元，郝羅德·尤雷和斯坦利·米勒極想知道當(dāng)?shù)厍蛉蕴幱谶€原狀態(tài)大氣包圍時(shí)所發(fā)生的各種反應(yīng)。在自制的裝置中，米勒建立了這樣的一種“大氣”——在水的“洋面”上由甲烷、氨、水和氫組成的大氣，接著，他們將受試的氣體經(jīng)受以連續(xù)放電的形式產(chǎn)生的“內(nèi)電”。

米勒發(fā)現(xiàn)，經(jīng)數(shù)日之后，在這種系統(tǒng)中大約有10%的碳被轉(zhuǎn)化成相對少量的可檢測的有機(jī)化合物，而接近2%的碳變成了組成蛋白質(zhì)的各種氨基酸。這一發(fā)現(xiàn)是特別令人興奮的，因?yàn)樗砻鳂?gòu)成蛋白質(zhì)和生命本身所需的氨基酸在我們這個(gè)最原始的星球上或許已經(jīng)大量存在。在當(dāng)時(shí)，研究人員還不可能對核酸的起源給予更多的關(guān)注，他們最大的興趣在于闡明地球上是怎樣出現(xiàn)蛋白質(zhì)的。

仔細(xì)的分析說明，在實(shí)驗(yàn)中發(fā)生的許多化學(xué)反應(yīng)可能在生物前的地球上已曾發(fā)生過。首先，“大氣”中的氣體經(jīng)反應(yīng)形成一組包括氫氰酸（HCN）和醛（含有醛基CHO的化合物）在內(nèi)的簡單有機(jī)化合物，然后醛與氨和氫氰酸結(jié)合形成中間產(chǎn)物氨基腈，氨基腈再與“海洋”中的水相互作用而生成氨基酸和氨，由甲醛（CH₂O）、氨和氫氰酸結(jié)合而產(chǎn)生的最大量的氨基酸是甘氨酸，同時(shí)還少量地生成了令人驚奇的標(biāo)準(zhǔn)的20種氨基酸。

HCHO＋NH₃＋HCN→CH₂（NH₂）CN＋H₂O

CH₂（NH₂）CN＋2H₂O→CH₂（NH₂）COOH＋NH₃

自此以后，研究人員將許多不同的簡單氣體的混合物經(jīng)各種能源處理，這些實(shí)驗(yàn)的結(jié)果簡潔地概括起來就是：在充分還原的條件下，最容易形成氨基酸；相反，在氧化的條件下，全部不能形成氨基酸或者只有少量的氨基酸生成。