Сидни В. Фокс

Сидни Фокс
Сидни Уолтер Фокс
Рожденный	24 марта 1912 г. Лос-Анджелес , Калифорния , США
Умер	10 августа 1998 г. ( 11 августа 1998 г. ) (86 лет) Мобил, Алабама
Альма-матер	Калифорнийский университет, Лос-Анджелес (бакалавр); Калифорнийский технологический институт (доктор философии)
Известный	Микросферы , исследования происхождения жизни
Научная карьера
Поля	Биохимия
Учреждения	Колледж штата Айова , Университет штата Флорида , Университет Майами , Университет Южного Иллинойса , Университет Южной Алабамы

Сидни Уолтер Фокс из Лос-Анджелеса, (24 марта 1912 - 10 августа 1998) был биохимиком ответственным за открытия о происхождении биологических систем. Фокс исследовал синтез аминокислот из неорганических молекул, синтез белковых аминокислот и аминокислотных полимеров, называемых « протеиноидами », из неорганических молекул и тепловой энергии, и создал то, что, по его мнению, было первой в мире протоклеткой из протеиноидов и воды. Он назвал эти глобулы «микросферами». Фокс верил в процесс абиогенеза , при котором жизнь самопроизвольно организовывалась из широко известного «первичного супа»; скопления различных простых органических молекул, существовавших во времена, когда на Земле еще не было жизни. Он также предположил, что его эксперименты проводились в условиях, аналогичных условиям первичной Земли.

В своих экспериментах Фокс продемонстрировал, что из неорганических молекул и тепловой энергии можно создавать белковоподобные структуры. Фокс продолжил создавать микросферы, которые, по его словам, очень напоминали бактериальные клетки, и пришел к выводу, что они могут быть похожи на самые ранние формы жизни или протоклетки .

Биография

Ранние годы

Сидни Фокс был сыном Джейкоба Фокса, мастера по изготовлению париков. и Луиза Берман, украинская иммигрантка. Фокс женился на Райе Йоффе У них с Фоксом было трое сыновей: Лоуренс, Рональд и Томас. Все трое его сыновей стали учеными. Его семья была еврейской.

Фокс получил степень бакалавра искусств в Калифорнийском университете в Лос-Анджелесе. по химии . Он получил степень доктора философии. из Калифорнийского технологического института в 1940 году и работал над докторской диссертацией в Лаборатории Лайнуса Полинга, где он сблизился с Лайнусом Полингом .

Академическая карьера

С 1943 по 1955 год Фокс был профессором Колледжа штата Айова . Фокс стал главой химического отдела Сельскохозяйственной экспериментальной станции Айовы с 1949 по 1955 год. В 1955 году Сидни У. Фокс перешел в Университет штата Флорида и занял должность профессора химии, директора Океанографического института и директора Института исследований. Космические биологические науки. В 1964 году Фокс перешёл в Университет Майами, где в течение 25 лет был профессором и директором Института молекулярной эволюции. Программу поддержало Национальное управление по аэронавтике и исследованию космического пространства ( НАСА ). Фокс также преподавал в Университете Южного Иллинойса на факультете биологии растений в качестве заслуженного профессора-исследователя. Оттуда Фокс перешел в Университет Южной Алабамы , где в 1993 году ему было присвоено звание выдающегося ученого-исследователя на факультете морских наук.

Спустя годы

За девять лет до смерти Фокс перенес пятикратное шунтирование и 13 недель находился в коме. Он выжил без каких-либо серьезных повреждений и продолжил свою карьеру. Фокс продолжал работать профессором до восьмидесяти лет. В 1996 году, за 2 года до своей смерти, Фокс был избран членом Международного общества изучения происхождения жизни или ISSOL. Сидни Уолтер Фокс умер в понедельник, 10 августа 1998 года, в Мобиле, штат Алабама.

Теории

Производство аминокислот из неорганических молекул

Сидни Фокс основывал свои эксперименты на информации, полученной в эксперименте Миллера-Юри . Эксперимент Миллера-Юри был проведен ученым Стэнли Миллером под руководством Гарольда Юри в начале 1950-х годов.

В эксперименте Миллера-Юри воду кипятили в колбе с газами водородом, аммиаком и метаном. Газы проходили через аппарат мимо двух электродов, которые создавали электрический заряд, действовавший как молния, которая должна была присутствовать в атмосфере до возникновения жизни на Земле. Когда газы конденсировались после охлаждения, они падали обратно в кипящую колбу. Стэнли Миллер, наблюдая за водой, обнаружил в колбе кислоты и аминокислоты. Аминокислоты являются необходимыми «строительными блоками» молекул для белков. Эксперимент Стэнли Миллера и Гарольда Юри предполагает, что жизнь возникла в результате присутствия неорганических молекул, воды и электрического заряда. Предполагается, что эти условия аналогичны условиям первичной Земли.

В 1964 году Фокс и Каору Харада провели эксперимент, давший аналогичные результаты. В этом эксперименте метан пропускался через концентрированный раствор гидроксида аммония, а затем в горячую трубку, содержащую кварцевый песок при температуре около 1000 °C. Фокс указал, что вместо кварцевого песка можно использовать силикагель, вулканическую лаву и глинозем. Затем газ поглощали холодным водным раствором аммиака. В результате получилось двенадцать белковоподобных аминокислот: аспарагиновая кислота, глутаминовая кислота, глицин, аланин, валин, лейцин, изолейцин, серин, треонин, пролин, тирозин и фенилаланин.

Многие другие подобные эксперименты были проведены группами ученых, такими как Хейнс и Павел, Оро и Камат, а также Фокс и Виндзор, которые привели к производству аминокислот.

Создание протеиноидов

Один из первых экспериментов Фокса и Каору Харады, связанный с образованием протеиноидов, назывался «Термическая сополимеризация аминокислот до продукта, напоминающего белок». Оно было исполнено в феврале 1958 года.

Эксперимент начался с нагревания L-глутаминовой кислоты на масляной бане. DL-аспарагиновую кислоту и смесь аминокислот добавляли к L-глутаминовой кислоте и нагревали в течение трех часов на масляной бане под слоем CO ₂ . Раствор охлаждали, стеклянный контейнер, в котором он находился, протирали 20 мл воды и оставляли на ночь. В результате образовался зернистый осадок. На следующий день к осадку добавляли 10 мл воды и 10 мл этанола и фильтровали. Твердое вещество, оставшееся после фильтрования, помещали в целлофановую пробирку для диализа и оставляли на водяной бане на четыре дня. При осмотре внутренней части пробирок и снятии хроматограмм было обнаружено наличие полипептидных цепей. Фокс назвал эти белковоподобные структуры « протеиноидами ». Полипептидные цепи состояли из глутаминовой кислоты, аспарагиновой кислоты и аминокислот, и процентное содержание каждой из них предполагало, что расположение компонентов было неслучайным. Эксперимент должен был напоминать высыхание аминокислот в условиях, аналогичных условиям первобытной Земли. Для полимеризации аминокислот без катализатора необходимы чрезвычайно высокие температуры, около 140–180 °C. В своих публикациях Фокс говорит, что на первичной Земле такие температуры могли быть достигнуты при трёх различных сценариях; горячие источники, высохшие лагуны и вулканическая магма под давлением.

Эксперимент не доказал, что белки формировались на первичной Земле с использованием в основном тепла, но Фокс и Каору Харада считали, что это предполагает, что если протеиноиды можно будет синтезировать, используя только тепло и аминокислоты, образовавшиеся в результате эксперимента Миллера-Юри, то дополнительные исследования могут привести к к ответу на вопрос, как впервые образовались анаболические реакции, ферментативные белки и нуклеиновые кислоты и, в свою очередь, как возникли самые ранние формы жизни.

Фокс отметил, что существуют разные способы постановки эксперимента. Можно также заменить L-глутаминовую кислоту на L-глутамин, не нагревая ее на масляной бане, а затем добавить фосфорную кислоту. Фосфорная кислота будет действовать как катализатор образования пептидных связей.

Есть люди, которые скептически относятся к такого рода экспериментам. Эти люди полагают, что для того, чтобы эксперимент был правдоподобным, пребиотической Земле потребовались бы высокие концентрации лизина, глутаминовой кислоты и аспарагиновой кислоты, поскольку в эксперименте Фокса они находились в высоких концентрациях. Некоторые считают маловероятным, что на первобытной Земле было такое распределение аминокислот на ее поверхности.

Сборка протеиноидов в микросферы

Фокс утверждает, что источником клетки является микросфера или протоклетка . Микросферы изготавливаются путем добавления воды или раствора соли к соответствующим протеиноидам. Для приготовления микросфер Фокс добавил к горячим протеиноидам 10 мл кипящего раствора соли и тщательно перемешал. Затем он кипятил раствор тридцать секунд, вынул раствор из сосуда и перелил его в прохладный сосуд. Когда раствор остыл, он наблюдал результаты под микроскопом. Из одного грамма белкового полимера получается до одного миллиарда микросфер, в каждой из которых содержится около десяти миллиардов молекул протеиноида. Фокс говорит, что сборка микросфер занимает около двадцати минут, происходит быстрее и дает более качественные микросферы, если воду (или раствор соли) нагревать перед смешиванием.

Микросферы обладают множеством свойств, сходных со свойствами клеток. Полученные микросферы имели в основном однородную сферическую форму, и Фокс полагал, что форма и однородность имитируют форму и однородность коккоидных бактерий. Он также считал, что однородность означает наличие сложной системы, которая удерживает микросферы в равновесии. Микросферы были способны бесполым образом делиться посредством бинарного деления , образовывать соединения с другими микросферами и образовывать двойную мембрану, соответствующую мембране клетки.

Публикации

Сидни Фокс написал или стал соавтором около 380 опубликованных работ, девять из которых являются книгами.

• Фокс, Сидни В. (1965). Происхождение предбиологических систем и их молекулярных матриц. Нью-Йорк: Акад. Пр.
• Фокс, Сидни В., Клаус Доуз; с предисловием А. Опарина (1977). Молекулярная эволюция и происхождение жизни (Ред. Ред.). Нью-Йорк: М. Деккер.
• Хо, под редакцией Мэй-Ван; Фокс, Сидни В. (1988). Эволюционные процессы и метафоры. Чичестер: Уайли. стр. 333. ISBN   0-471-91801-6 .
• Фокс, Сидни В. (1988). Возникновение жизни: дарвиновская эволюция изнутри. Основные книги.
• Фокс, Сидни В. (1957). Введение в химию белков. Нью-Йорк: Уайли.
• Фокс, Сидни В.; Дуэйн Л. Ролфинг, Александр Иванович Опарин (1972). Молекулярная эволюция: добиологическая и биологическая. Нью-Йорк: Пленум Пресс.
• Фокс, Сидни В. (1984). Индивидуальность и детерминизм: химические и биологические основы. Нью-Йорк: Пленум Пресс.

См. также

• Абиогенез
• Биохимия
• Микросфера
• протеиноид
• Стэнли Миллер

Внешние ссылки

• Дэйнтит, Джон (18 августа 2008 г.). Биографическая энциклопедия ученых (Третье изд.). ЦРК Пресс. ISBN  978-1-4200-7272-3 – через Google Книги.
• «Сидни В. Фокс; анализ первых лунных камней» . 18 августа 1998 г. - через LA Times.
• Фокс, Сидни В.; Харада, Каору (1958). «Термическая сополимеризация аминокислот до продукта, напоминающего белок». Наука . 128 (3333): 1214. Бибкод : 1958Sci...128.1214F . дои : 10.1126/science.128.3333.1214 . JSTOR   1756313 . ПМИД   13592311 .
• Фокс, Сидни В. (1957). «Химическая проблема самопроизвольного зарождения». Журнал химического образования . 34 (10): 472. Бибкод : 1957ЖЧЭд..34..472Ф . дои : 10.1021/ed034p472 .