Πείραμα του Μίλερ και της Urey σε τι συνίστατο, σημασία και συμπεράσματα



Το Το πείραμα του Miller και του Urey συνίσταται στην παραγωγή οργανικών μορίων που χρησιμοποιούν απλούστερα ανόργανα μόρια ως αρχικό υλικό υπό ορισμένες συνθήκες. Στόχος του πειράματος ήταν η αναδημιουργία των προγονικών συνθηκών του πλανήτη Γη.

Η πρόθεση αυτής της αναψυχής ήταν να εξακριβωθεί η πιθανή προέλευση των βιομορίων. Πράγματι, η προσομοίωση επέτρεψε την παραγωγή μορίων - όπως τα αμινοξέα και τα νουκλεϊνικά οξέα - απαραίτητα για τους ζώντες οργανισμούς.

Ευρετήριο

  • 1 Πριν από τον Miller και την Urey: ιστορική προοπτική
  • 2 Από τι συνίστατο;?
  • 3 Αποτελέσματα
  • 4 Σημασία
  • 5 Συμπεράσματα
  • 6 Κρίσεις στο πείραμα
  • 7 Αναφορές

Πριν από τον Miller και την Urey: ιστορική προοπτική

Η εξήγηση της προέλευσης της ζωής ήταν πάντα ένα έντονα συζητημένο και αμφιλεγόμενο θέμα. Κατά τη διάρκεια της Αναγέννησης πιστεύεται ότι η ζωή προήλθε ξαφνικά και από το τίποτα. Αυτή η υπόθεση είναι γνωστή ως αυθόρμητη γενιά.

Στη συνέχεια, η κριτική σκέψη των επιστημόνων άρχισε να βλαστάνει και η υπόθεση απορρίφθηκε. Ωστόσο, το ερώτημα που τίθεται στην αρχή παρέμεινε διάχυτο.

Στη δεκαετία του 1920, οι επιστήμονες τότε χρησιμοποίησαν τον όρο "αρχέγονη σούπα" για να περιγράψουν ένα υποθετικό ωκεάνιο περιβάλλον στο οποίο πιθανώς προήλθε η ζωή.

Το πρόβλημα ήταν να προτείνει μια λογική προέλευση των βιομορίων που κάνουν τις τη ζωή (υδατάνθρακες, πρωτεΐνες, λιπίδια και νουκλεϊκά οξέα) από ανόργανα μόρια.

Ήδη στη δεκαετία του '50, πριν από τα πειράματα του Miller και του Urey, μια ομάδα επιστημόνων κατάφερε να συνθέσει μυρμηκικό οξύ από διοξείδιο του άνθρακα. Αυτή η τρομερή ανακάλυψη δημοσιεύτηκε στο αναγνωρισμένο περιοδικό Επιστήμη.

Από τι συνίστατο;?

Μέχρι το 1952, ο Stanley Miller και ο Harold Urey σχεδίασαν ένα πειραματικό πρωτόκολλο για την προσομοίωση ενός πρωτόγονου περιβάλλοντος σε ένα έξυπνο σύστημα γυάλινων σωλήνων και ηλεκτροδίων που κατασκευάστηκαν από τον εαυτό τους..

Το σύστημα σχηματίστηκε από μια φιάλη με νερό, ανάλογη με τον πρωταρχικό ωκεανό. Συνδεδεμένο με τη φιάλη αυτή ήταν ένα άλλο με τα συστατικά του υποτιθέμενου προβιοτικού περιβάλλοντος.

Οι Miller και Urey χρησιμοποίησαν τις ακόλουθες αναλογίες για να την αναδημιουργήσουν: 200 mmHg μεθάνιου (CH4), 100 mmHg υδρογόνου (Η2), 200 mmHg αμμωνίας (ΝΗ3) και 200 ​​ml νερού (Η2Ο).

Το σύστημα είχε επίσης έναν συμπυκνωτή, του οποίου το καθήκον ήταν να ψύχει τα αέρια όπως συνήθως θα έκανε η βροχή. Ομοίως, ενσωμάτωσαν δύο ηλεκτρόδια ικανά να παράγουν υψηλές τάσεις, με σκοπό τη δημιουργία πολύ δραστικών μορίων τα οποία ευνόησαν το σχηματισμό πολύπλοκων μορίων.

Αυτές οι σπίθες επεδίωξαν να προσομοιώσουν τις πιθανές ακτίνες και τον κεραυνό του πρεβιοτικού περιβάλλοντος. Η συσκευή τελείωσε σε ένα τμήμα σχήματος "U" που εμπόδισε τον αγωγό να κινείται προς την αντίθετη κατεύθυνση.

Το πείραμα έλαβε ηλεκτρικές εκκενώσεις για μια εβδομάδα, ταυτόχρονα με το θερμό νερό. Η διαδικασία θέρμανσης προσομοιώνει την ηλιακή ενέργεια.

Αποτελέσματα

Τις πρώτες ημέρες το μείγμα του πειράματος ήταν απόλυτα καθαρό. Κατά τη διάρκεια των ημερών, το μείγμα άρχισε να μετατρέπεται σε κοκκινωπό χρώμα. Στο τέλος του πειράματος αυτό το υγρό πήρε ένα έντονο κόκκινο χρώμα σχεδόν καφέ και το ιξώδες του αυξήθηκε σημαντικά.

Το πείραμα πέτυχε πρωταρχικός στόχος και πολύπλοκα οργανικά μόρια της παράγεται από τις υποθετικές πρωτόγονες συστατικά ατμόσφαιρα (μεθάνιο, αμμωνία, υδρογόνο και υδρατμούς).

Οι ερευνητές μπόρεσαν να εντοπίσουν ίχνη αμινοξέων, όπως η γλυκίνη, η αλανίνη, το ασπαρτικό οξύ και το αμινο-η-βουτυρικό οξύ, τα οποία είναι τα κύρια συστατικά των πρωτεϊνών.

Η επιτυχία αυτού του πειράματος συνέβαλε σε άλλους ερευνητές που συνεχίζουν να διερευνούν την προέλευση των οργανικών μορίων. Προσθέτοντας τροποποιήσεις στο πρωτόκολλο Miller και Urey, καταφέραμε να αναδημιουργήσουμε τα είκοσι γνωστά αμινοξέα.

Επίσης, ήταν δυνατό να δημιουργηθούν νουκλεοτίδια, τα οποία είναι τα θεμελιώδη δομικά στοιχεία του γενετικού υλικού: DNA (δεσοξυριβονουκλεϊνικό οξύ) και RNA (ριβονουκλεϊνικό οξύ).

Σημασία

Το πείραμα απέδειξε πειραματικά την εμφάνιση οργανικών μορίων και προτείνει ένα αρκετά ελκυστικό σενάριο για να εξηγήσει την πιθανή προέλευση της ζωής.

Ωστόσο, δημιουργείται ένα έμφυτο δίλημμα, καθώς το μόριο ϋΝΑ είναι απαραίτητο για τη σύνθεση πρωτεϊνών και RNA. Θυμηθείτε ότι το κεντρικό δόγμα της βιολογίας προτείνει ότι το DNA μεταγράφεται στο RNA και αυτό μεταγράφεται σε πρωτεΐνες (εξαιρέσεις είναι γνωστές σε αυτήν την προϋπόθεση, όπως οι ρετροϊοί).

Έτσι, πώς αυτά τα βιομόρια σχηματίζονται από τα μονομερή τους (αμινοξέα και νουκλεοτίδια) χωρίς την παρουσία του DNA?

Ευτυχώς, η ανακάλυψη των ριβοενζύμων κατάφερε να διευκρινίσει αυτό το φαινόμενο παράδοξο. Αυτά τα μόρια είναι καταλυτικό RNA. Αυτό επιλύει το πρόβλημα καθώς το ίδιο μόριο μπορεί να καταλύσει και να μεταφέρει γενετικές πληροφορίες. Αυτός είναι ο λόγος για τον οποίο υπάρχει η πρωταρχική παγκόσμια υπόθεση RNA.

Το ίδιο RNA μπορεί να αναδιπλασιαστεί και να συμμετέχει στο σχηματισμό πρωτεϊνών. Το DNA θα μπορούσε να έρθει δευτερευόντως και να επιλεγεί ως μόριο κληρονομικότητας στο RNA.

Αυτό μπορεί να συμβεί για διάφορους λόγους, κυρίως επειδή το DNA είναι λιγότερο δραστικό και πιο σταθερό από το RNA.

Συμπεράσματα

Το κύριο συμπέρασμα από αυτό το πειραματικό σχεδιασμό μπορεί να συνοψιστεί με την ακόλουθη δήλωση: σύνθετα οργανικά μόρια μπορεί να προέρχεται από απλά ανόργανα μόρια, εάν εκτεθούν στις συνθήκες της υποτιθέμενης πρωτόγονη ατμόσφαιρα όπως υψηλές τάσεις, υπεριώδη ακτινοβολία και χαμηλές οξυγόνου.

Επιπλέον, βρέθηκαν μερικά ανόργανα μόρια που είναι ιδανικοί υποψήφιοι για το σχηματισμό ορισμένων αμινοξέων και νουκλεοτιδίων.

Το πείραμα μας επιτρέπει να παρατηρήσουμε πώς θα μπορούσε να γίνει η δημιουργία των ζωνών των ζωντανών οργανισμών, υποθέτοντας ότι το πρωτόγονο περιβάλλον συμμορφώθηκε με τα συμπεράσματα που περιγράφονται..

Είναι πολύ πιθανό ότι ο κόσμος πριν από την εμφάνιση της ζωής είχε συστατικά περισσότερους αριθμούς και πολύπλοκο από αυτούς που χρησιμοποίησε ο Miller.

Αν και φαίνεται αδιανόητο να προτείνεται η προέλευση της ζωής με βάση τέτοια απλά μόρια, ο Μίλερ θα μπορούσε να το αποδείξει με ένα λεπτό και έξυπνο πείραμα.

Κριτικοί στο πείραμα

Υπάρχουν ακόμα συζητήσεις και αντιπαραθέσεις σχετικά με τα αποτελέσματα αυτού του πειράματος και τον τρόπο με τον οποίο προέκυψαν τα πρώτα κύτταρα.

Σήμερα πιστεύεται ότι τα συστατικά που χρησιμοποίησε ο Miller για να σχηματίσουν την πρωτόγονη ατμόσφαιρα δεν συμμορφώνονται με την πραγματικότητα του. Μια πιο σύγχρονη όραση δίνει ένα σημαντικό ρόλο στα ηφαίστεια και προτείνει ότι τα αέρια που παράγουν αυτές οι δομές μεταλλεύματα.

Ένα βασικό σημείο του πειράματος του Μίλερ έχει επίσης αμφισβητηθεί. Μερικοί ερευνητές πιστεύουν ότι η ατμόσφαιρα είχε μικρή επίδραση στη δημιουργία ζωντανών οργανισμών.

Αναφορές

  1. Bada, J.L. & Cleaves, Η. J. (2015). Ab initio προσομοιώσεις και το πείραμα σύνθεσης πρεβιοτικής Miller. Πρακτικά της Εθνικής Ακαδημίας Επιστημών, 112(4), Ε342-Ε342.
  2. Campbell, Ν. Α. (2001). Βιολογία: Έννοιες και σχέσεις. Εκπαίδευση Pearson.
  3. Cooper, G. J., Surman, J. Α, McIver, J., Colon-Santos, M.S., Gromski, S. Ρ, Buchwald, S., ... & Cronin, L. (2017). Miller-Urey Πειράματα Spark-Απαλλαγή στο δευτέριο World. Angewandte Chemie, 129(28), 8191-8194.
  4. Parker, Ε Τ, διασπά, H. J., Burton, Α S., Glavin, D.P., Dworkin, J. Ρ, Zhou, Μ, ... & Fernández, F. Μ (2014). Διεξαγωγή πειραμάτων Miller-Urey. Εφημερίδα των οπτικοποιημένων πειραμάτων: JoVE, (83).
  5. Sadava, D., & Purves, W. Η. (2009). Ζωή: Η επιστήμη της βιολογίας. Ed. Panamericana Medical.