Experimentul lui Miller și Urey în ce consta, importanța și concluziile



Experimentele Miller și Urey constă în producerea de molecule organice utilizând molecule anorganice mai simple ca materie primă în anumite condiții. Obiectivul experimentului a fost recrearea condițiilor ancestrale ale planetei Pământ.

Intenția acestei recreări a fost de a verifica originea posibilă a biomoleculelor. Într-adevăr, simularea a atins producția de molecule - cum ar fi aminoacizii și acizii nucleici - esențială pentru organismele vii.

index

  • 1 Înainte de Miller și Urey: perspectivă istorică
  • 2 Ce a fost?
  • 3 Rezultate
  • 4 Importanță
  • 5 Concluzii
  • 6 Critica experimentului
  • 7 Referințe

Înainte de Miller și Urey: perspectivă istorică

Explicația originii vieții a fost întotdeauna un subiect intens dezbătut și controversat. În timpul Renașterii sa crezut că viața a apărut brusc și din nimic. Această ipoteză este cunoscută drept generație spontană.

Ulterior, gândirea critică a oamenilor de știință a început să germineze și ipoteza a fost aruncată. Cu toate acestea, întrebarea pusă la început a rămas neclară.

În anii 1920, oamenii de știință de atunci utilizau termenul "supa primordială" pentru a descrie un mediu oceanic ipotetic în care probabil originea vieții.

Problema a fost aceea de a propune o origine logică a biomoleculelor care fac posibilă viața (carbohidrați, proteine, lipide și acizi nucleici) din moleculele anorganice.

Deja în anii '50, înainte de experimentele lui Miller și Urey, un grup de oameni de știință au reușit să sintetizeze acid formic din dioxid de carbon. Această descoperire formidabilă a fost publicată în prestigioasa revistă Știință.

Ce a fost?

În 1952, Stanley Miller și Harold Urey au proiectat un protocol experimental pentru a simula un mediu primitiv într-un sistem ingenios de tuburi de sticlă și electrozi construiți de ei înșiși.

Sistemul a fost format dintr-un balon cu apă, analog cu oceanul primitiv. Conectat la acel vas a fost un altul cu componentele presupusului mediu prebiotic.

Miller și Urey au folosit următoarele proporții pentru ao recrea: metan de 200 mmHg (CH4), 100 mmHg de hidrogen (H2), 200 mmHg de amoniac (NH3) și 200 ml de apă (H.2O).

Sistemul avea, de asemenea, un condensator, al cărui scop era să răcească gazele, așa cum ar face în mod normal ploaia. De asemenea, au integrat doi electrozi capabili să producă tensiuni înalte, cu scopul de a crea molecule foarte reactive care să favorizeze formarea de molecule complexe.

Aceste scântei au încercat să simuleze razele posibile și fulgerul mediului prebiotic. Dispozitivul sa terminat într-o piesă în formă de "U", care împiedica călătoria aburului în direcția opusă.

Experimentul a suferit șocuri electrice timp de o săptămână, în același timp cu încălzirea apei. Procesul de încălzire a simulat energia solară.

rezultate

În primele zile, amestecul din experiment a fost total curat. Odată cu trecerea zilelor, amestecul a început să devină roșiatic. La sfârșitul experimentului, acest lichid a primit o culoare roșie intensă, aproape maro, iar vâscozitatea sa a crescut considerabil.

Experimentul a atins obiectivul principal și moleculele complexe organice au fost generate din componentele ipotetice ale atmosferei primitive (metan, amoniac, hidrogen și vapori de apă).

Cercetatorii au fost in masura sa identifice urme de aminoacizi, cum ar fi glicina, alanina, acidul aspartic si acidul amino-n-butiric, care sunt principalele componente ale proteinelor.

Succesul acestui experiment a contribuit la alți cercetători care continuă să exploreze originea moleculelor organice. Prin adăugarea modificărilor la protocolul Miller și Urey, cei 20 de aminoacizi cunoscuți au fost recreați.

De asemenea, a fost posibil să se genereze nucleotide, care reprezintă blocurile fundamentale ale materialului genetic: ADN (acid deoxiribonucleic) și ARN (acid ribonucleic).

importanță

Experimentul a demonstrat experimental aspectul moleculelor organice și propune un scenariu destul de atractiv pentru a explica posibila origine a vieții.

Cu toate acestea, se creează o dilemă inerentă, deoarece molecula ADN este necesară pentru sinteza proteinelor și ARN. Amintiți-vă că dogma centrală a biologiei propune ca ADN-ul să fie transcris la ARN și acest lucru este transcris în proteine ​​(excepțiile de la această premisă sunt cunoscute, cum ar fi retrovirusurile).

Deci, cum sunt aceste biomolecule formate din monomerii lor (aminoacizi și nucleotide) fără prezența ADN-ului?

Din fericire, descoperirea ribozimelor a reușit să clarifice acest paradox aparent. Aceste molecule sunt ARN catalitic. Aceasta rezolvă problema, deoarece aceeași moleculă poate cataliza și transporta informații genetice. Acesta este motivul pentru care ipoteza mondială primitivă a ARN există.

Același ARN se poate replica și poate participa la formarea de proteine.ADN-ul ar putea veni în parte și să fie selectat ca o moleculă de mostenire pe ARN.

Acest lucru ar putea apărea din mai multe motive, în principal deoarece ADN-ul este mai puțin reactiv și mai stabil decât ARN.

concluziile

Concluzia principală din acest design experimental poate fi rezumat cu următoarea declarație: molecule organice complexe pot proveni de la molecule simple anorganice, în cazul în care acestea sunt expuse la condițiile atmosferei primitive presupune ca tensiuni înalte, radiații ultraviolete și joasă conținut de oxigen.

În plus, s-au găsit câteva molecule anorganice care sunt candidați ideali pentru formarea anumitor aminoacizi și nucleotide.

Experimentul ne permite să observăm modul în care aceasta ar putea fi crearea de blocuri de organisme vii, presupunând că atmosfera primitivă a constatărilor descrise.

Este foarte probabil ca lumea înainte de apariția vieții să aibă componente mai numeroase și mai complexe decât cele folosite de Miller.

Deși pare neplauzibil să sugereze originea vieții de astfel de molecule simple Miller ar putea verifica cu un experiment subtil si ingenios.

Critici la experiment

Încă există dezbateri și controverse cu privire la rezultatele acestui experiment și cum au apărut primele celule.

În prezent, se crede că componentele pe care Miller le foloseau pentru a forma atmosfera primitivă nu se conformează realității. O viziune mai modernă dă vulcanilor un rol important și propune ca gazele pe care aceste structuri le produc minerale.

Un punct cheie al experimentului lui Miller a fost, de asemenea, pus la îndoială. Unii cercetători consideră că atmosfera a avut un impact redus asupra creării de organisme vii.

referințe

  1. Bada, J.L., & Cleaves, H.J. (2015). Ab initio simulări și experimentul de sinteză a prebioticului Miller. Proceedings ale Academiei Naționale de Științe, 112(4), E342-E342.
  2. Campbell, N. A. (2001). Biologie: Concepte și relații. Pearson Education.
  3. Cooper, G. J., Surman, J. A., McIver, J., Colon-Santos, M. S., Gromski, S. P., Buchwald, S., ... & Cronin, L. (2017). Experimente Miller-Urey de descărcare de gestiune în lumină deuteriană. Angewandte Chemie, 129(28), 8191-8194.
  4. Parker, E. T., Cleaves, H. J., Burton, A. S., Glavin, D.P., Dworkin, J. P., Zhou, M., ... & Fernández, F. M. (2014). Realizarea experimentelor lui Miller-Urey. Oficial al experimentelor vizualizate: JoVE, (83).
  5. Sadava, D., & Purves, W. H. (2009). Viața: știința biologiei. Ed. Panamericana Medical.