밀러와 유리의 실험 문서 원본 보기

{{화학진화}}
[[파일:Miller-Urey experiment-en.svg|섬네일|오른쪽|300px|밀러와 유리의 실험 도해]]

'''밀러와 유리의 실험'''({{llang|en|Miller-Urey experiment}}) 또는 '''밀러 실험'''({{llang|en|Miller experiment}})은 초기 지구의 가상적인 환경을 실험실에서 만들어, 그 조건에서 [[화학진화]]가 일어나는지 여부를 알아보는 실험이다. '''[[생명의 기원]]에 대한 과학적 가설 중 [[유기 화합물]]이 [[무기 화합물]]로 구성된 원시 대기에서 자연적으로 발생 가능함을 실험적으로 입증한 실험'''이다. 1952년 [[시카고 대학]]의 [[스탠리 밀러]]가 [[해럴드 유리]]의 지도 하에 이 실험을 설계 및 수행하였다. 무기 화합물의 조성을 가진 원시 대기에서 유기 화합물이 합성되는 화학반응이 일어났을 것이라는 가설은 [[오파린]]과 [[존 버든 샌더슨 홀데인|홀데인]]이 세운 것이다.<ref name="miller19532">{{저널 인용|title=Production of Amino Acids Under Possible Primitive Earth Conditions|journal=[[Science (journal)|Science]]|last=Miller|first=Stanley L.|url=http://www.abenteuer-universum.de/pdf/miller_1953.pdf|year=1953|volume=117|issue=3046|pages=528–9|bibcode=1953Sci...117..528M|doi=10.1126/science.117.3046.528|pmid=13056598|archive-url=https://web.archive.org/web/20120317062622/http://www.abenteuer-universum.de/pdf/miller_1953.pdf|archive-date=2012-03-17|url-status=dead|access-date=2011-01-17}}</ref><ref>{{저널 인용|title=Organic Compound Synthesis on the Primitive Earth|url=https://archive.org/details/sim_science_1959-07-31_130_3370/page/n3|journal=[[Science (journal)|Science]]|last=Miller|first=Stanley L.|author2=Harold C. Urey|year=1959|volume=130|issue=3370|pages=245–51|bibcode=1959Sci...130..245M|doi=10.1126/science.130.3370.245|pmid=13668555}} Miller states that he made "A more complete analysis of the products" in the 1953 experiment, listing additional results.</ref><ref>{{저널 인용|title=The 1953 Stanley L. Miller Experiment: Fifty Years of Prebiotic Organic Chemistry|journal=Origins of Life and Evolution of Biospheres|author1=A. Lazcano|author2=J. L. Bada|year=2004|volume=33|issue=3|pages=235–242|bibcode=2003OLEB...33..235L|doi=10.1023/A:1024807125069|pmid=14515862|s2cid=19515024}}</ref>

2007년 밀러의 사후, 과학자들은 1952년 실험에서 얻어진 대기 조성을 다시 분석하였고 당초 종이 [[크로마토그래피]]로 검출한 것보다 더 다양한 종류의 아미노산이 포함되어 있었음을 발견했다.<ref name="BBC2">{{웹 인용|url=http://www.bbc.co.uk/programmes/b00mbvfh|title=The Spark of Life|date=26 August 2009|website=BBC Four|archive-url=https://web.archive.org/web/20101113011054/http://www.bbc.co.uk/programmes/b00mbvfh|archive-date=2010-11-13|url-status=live|postscript=. TV Documentary.}}</ref> 이 실험에서 원시 대기로 사용된 기체 조성이 부적절하다는 비판에 여러 차례 비슷한 실험이 이루어졌는데, 아미노산을 비롯한 [[라세미 혼합물]]이 공통적으로 검출되어 실험의 결과가 뒤집어지지는 않았다.<ref name="bada20132">{{저널 인용<!-- Citation bot bypass-->|title=New insights into prebiotic chemistry from Stanley Miller's spark discharge experiments|journal=Chemical Society Reviews|last1=Bada|first1=Jeffrey L.|url=https://semanticscholar.org/paper/6f463e8a3611fa7f25c143991dfddac49c396b73|year=2013|volume=42|issue=5|pages=2186–96|doi=10.1039/c3cs35433d|pmid=23340907|s2cid=12230177}}</ref><ref name="Zahnle-2020">{{저널 인용|title=Creation and Evolution of Impact-generated Reduced Atmospheres of Early Earth|journal=The Planetary Science Journal|last1=Zahnle|first1=Kevin J.|last2=Lupu|first2=Roxana|date=2020-05-01|volume=1|issue=1|pages=11|language=en|arxiv=2001.00095|bibcode=2020PSJ.....1...11Z|doi=10.3847/PSJ/ab7e2c|issn=2632-3338|last3=Catling|first3=David C.|last4=Wogan|first4=Nick|doi-access=free}}</ref><ref name="Wogan-2023">{{저널 인용|title=Origin-of-life Molecules in the Atmosphere after Big Impacts on the Early Earth|journal=The Planetary Science Journal|last1=Wogan|first1=Nicholas F.|last2=Catling|first2=David C.|date=2023-09-01|volume=4|issue=9|pages=169|arxiv=2307.09761|bibcode=2023PSJ.....4..169W|doi=10.3847/psj/aced83|issn=2632-3338|last3=Zahnle|first3=Kevin J.|last4=Lupu|first4=Roxana|doi-access=free}}</ref>

== 실험 과정 ==
실험에는 [[물|수증기]](H<sub>2</sub>O), [[메테인]](CH<sub>4</sub>), [[암모니아]](NH<sub>3</sub>), [[수소]](H<sub>2</sub>)가 사용된다. 화학 물질들은 살균된 유리관과 플라스크로 이루어진 루프형의 실험기구 안에 밀봉된다. 실험기구 중에 플라스크 하나에는 물이 반쯤 채워져 있고, 다른 하나에는 한 쌍의 전극이 들어있다. 물은 가열하여 [[기화]]시키고, 수증기가 포함된 내부 공기중에 불꽃을 튀겨, 자연의 번개를 재현해 낸다. 그리고, 다시 공기는 식혀져서 수증기는 물이 되고 처음 플라스크로 돌아가는 이 과정을 계속 반복한다.

일주일 동안 계속 실험을 행한 결과, 유리와 밀러는 10~15%의 [[탄소]]가 유기 화합물로 합성된 것을 관찰하였다. 더욱이, 2%의 탄소는 살아 있는 세포의 단백질을 구성하는 [[아미노산]] 중에 몇 종류의 형태라는 결과도 얻었다. 결론적으로 밀러는 '''''원시 대기의 조성을 기초하여 원시 지구의 모형을 만들고 결과 반응을 조사하는 것이 연구의 테마'''''였다.

== 해석 ==
생성된 분자들은 완전한 살아있는 생화학적 시스템을 이루기에는 상대적으로 모자란 단순한 유기물질이었다. 그러나, '''실험은 이미 있는 생명체를 가정하지 않고, 자연적인 과정만으로 생명체를 이루는 기본 요소들이 생성될 수 있다는 사실을 확립'''시켰다.

== 의의와 중요한 사실들 ==
# 원시 대기 환경이 수소, 메테인, 암모니아 등 환원성 기체로 이루어졌다는 것은 최근 증거들과 일치하며, 초기 지구가 약하게 환원적인 대기 상태였다는 것을 알려준다. 이것은 밀러와 유리의 실험이 올바른 환경에서 이루어졌음을 보여준다.<ref>Kasting, J. F., 1993. Earth's early atmosphere. Science 259: 920-926.</ref> 초기 지구의 대기에 충분한 산소가 없었음을 나타내는 다양한 증거들이 있으며, 이는 원시 대기의 환원성을 더욱 확실히 알려주는 지표가 된다.<ref>Turner, G., 1981. The development of the atmosphere. In: The Evolving Earth, ed. L. R. M. Cocks. London: British Museum, 121-136.</ref> 현대에는 이러한 연구가 '''원시 생명의 탄생의 모델을 연구하는 기초'''가 되고 있다.
# 2014년 RNA 합성 실험으로, 밀러와 유리의 실험 결과는 다시 한번 입증되었으며, 아미노산뿐만 아닌 다른 유기물이 합성되는 것도 확인되었다.<ref>http://www.pnas.org/content/early/2014/12/05/1412072111.short</ref>
# 밀러와 유리의 실험은 생명체에서 단백질 합성에 사용되는 20가지 아미노산 중에서 13가지를 생성하였으며,<ref>[http://www.accessexcellence.org/WN/NM/miller.html Henahan, Sean, 1996. From primordial soup to the prebiotic beach: An interview with exobiology pioneer, Dr. Stanley L. Miller.]</ref> '''무기물로부터 유기물이 형성되는 과정을 최초로 알아낸 데에 의의'''가 있다.
# '''번개와 같은 방전을 재현하여 아미노산 합성에 필요한 에너지를 공급되는 과정을 제공'''했다. 이는 번개보다 에너지가 적지만 그보다 적은 에너지로도 충분히 아미노산이 합성이 될 수 있음을 보여준 것으로, 이것이 자연 환경에서도 충분히 재현 가능한 것임을 확신할 수 있게 해주었다.

== 이후의 연계 실험들 ==
스탠리 밀러는 이후에 원시 대기에 관한 연구를 좀 더 진행하여, [[기체 크로마토그래피]]를 이용하였으며, 사망시까지 연구에 손을 놓지 않았다. 밀러가 사망한 뒤 그의 제자이자 오랜 동료였던 [[제프리 베다]] 교수는 밀러의 유품에서 1950년대 실험에서 얻은 물질이 들어있는 유리병이 담긴 박스를 발견했다. 최신 분석 장비로 이 물질의 조성을 분석한 결과 당시 밀러가 확인했던 것보다 더 많은 유기분자(아미노산 22종과 아민 5종)가 들어있음을 확인해 2008년 '[[사이언스]]'에 발표했다.<ref>(2011년) ''과학동아 2011년 11월 호''. 동아사이언스. ISBN</ref> 2008년, [[제프리 베다]] 교수는 [[화산]] 분출의 구조와 스파크를 이용한 실험을 통해 더 많은 아미노산이 발견됨을 보여주었다.<ref>{{저널 인용|first=Jeffrey |middle=L|last=Bada |year=2013|제목=New insights into prebiotic chemistry from Stanley Miller's spark discharge experiments|url=https://archive.org/details/sim_chemical-society-great-britain-chemical-society-reviews_2013-03-07_42_5/page/n275 |저널=Chemical Society Reviews.| volume=42 |issue=5 |page=2186–96}}</ref> 이 실험에는 고출력의 [[액체 크로마토그래피]]와 [[질량분석기]]등이 이용되었다. 그 결과 22가지 아미노산, 5종류의 아민을 비롯한 수많은 수산화물이 생성되었다. 이 실험은 2010년에 황화수소 스파크 실험으로 재현되었으며, 발견된 아미노산은 아래에 표기한다.
* 발견된 아미노산은 *으로 표기한다.
{| class="wikitable"
|-
! '''발견된 아미노산'''
! 1952년 [[밀러 실험]]
! 2008년 [[화산]]스파크 실험
! 2010년 [[황화수소]] 스파크 실험</b>
|-
| [[글리신]] (Glycine)
| *
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| *
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| 알파 [[알라닌]] (α-Alanine)
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|-
| 베타 [[알라닌]] (β-Alanine)
| *
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| [[아스파르트산]]
| *
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|-
| 알파 [[아미노낙산]]
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| *
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| [[세린]]
| 
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| [[이소세린]]
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| [[베타 아미노뷰티르산]]
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|-
| [[감마 아미노뷰티르산]]
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|-
| 알파 [[아미노아이소뷰티르산]]
| 
| *
| *
|-
| 베타 [[아미노아이소뷰티르산]]
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| *
|-
| [[발린]]
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| [[이소발린]]
| 
| *
| *
|-
| [[글루탐산]]
| 
| *
| *
|-
| [[노르발린]]
| 
| *
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|-
| 알파 [[아미노지방산]]
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| *
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|-
| [[호모세린]]
| 
| *
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|-
| 2-메틸 [[이소류신]]
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| *
| 
|-
| 베타 수산화 [[아스파르트산]]
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| *
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|-
| [[오르니틴]]
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|-
| 2-메틸 [[글루탐산]]
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| *
| 
|-
| [[페닐알라닌]]
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| *
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|-
| 호모[[시스테인]]산
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| 
| *
|-
| S-메틸 [[시스테인]]
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| *
|-
| [[메티오닌]]
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| *
|-
| 황산 [[메티오닌]]
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| 황화 [[메티오닌]]
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|-
| [[류신]]
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| [[이소류신]]
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|-
| [[에티오닌]]
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| *
|}

== 다른 실험들 ==
[https://en.wikipedia.org/wiki/Sidney_W._Fox#The_creation_of_proteinoids 폭스]의 실험으로 아미노산 같은 간단한 유기물은 폴리펩타이드, 핵산과 같은 복잡한 유기물로 합성될 수 있음이 입증되었다.

== 결론 ==
[https://en.wikipedia.org/wiki/Stanley_Miller 밀러(Miller, S.)]와 [https://en.wikipedia.org/wiki/Harold_Urey 유리(Urey, H.)]의 실험은 [[알렉산드르 오파린|오파린]](Oparin, A. I.)과 홀데인(Haldane, J. B. S)의 원시 수프 모델에 의한 화학진화의 가능성을 보여주었다.

== 같이 보기 ==
* [[스탠리 밀러]]
* [[알렉산드르 오파린]]
* [[화학진화]]
* [[생명의 기원]]

== 각주 ==
{{각주}}

== 외부 링크 ==
* [http://millerureyexperiment.com A simulation of the Miller–Urey Experiment along with a video Interview with Stanley Miller] by Scott Ellis from CalSpace (UCSD)

{{전거 통제}}
{{위키데이터 속성 추적}}

[[분류:생명의 기원]]
[[분류:생화학]]
[[분류:1952년 과학]]
[[분류:1953년 과학]]
[[분류:2008년 과학]]