Eksperyment Miller i Urey

Co to jest eksperyment Millera i Ureya?

On Eksperyment Miller i Urey Składa się z produkcji cząsteczek organicznych przy użyciu prostych cząsteczek nieorganicznych w prostszych warunkach w określonych warunkach. Celem eksperymentu było odtworzenie warunków przodków planety Ziemi.

Intencją tej rekreacji polegała na zweryfikowaniu możliwego pochodzenia biomolekuł. Rzeczywiście, symulacja osiągnęła wytwarzanie cząsteczek - jako aminokwasy i kwasy nukleinowe - niezbędne dla żywych organizmów.

Przed Miller i Urey: perspektywa historyczna

Wyjaśnienie pochodzenia życia zawsze było intensywnie debatowanym i kontrowersyjnym tematem. Podczas renesansu uważano, że życie nagle powstało i znikąd. Ta hipoteza jest znana jako spontaniczne generowanie.

Następnie krytyczne myślenie naukowców zaczęło kiełkować, a hipoteza została wykluczona. Jednak nieznane podniesione na początku pozostały rozproszone.

W dekadzie 20 naukowców z tamtych czasów użyli terminu „pierwotna zupa”, aby opisać hipotetyczne środowisko oceaniczne, w którym prawdopodobnie powstało życie.

Problem polegał na zaproponowaniu logicznego pochodzenia biomolekuł, które umożliwiają życie (węglowodany, białka, lipidy i kwasy nukleinowe) z cząsteczek nieorganicznych.

Już w latach 50., przed eksperymentami Millera i Urey, grupy naukowców udało się syntetyzować kwas mrówkowy z dwutlenku węgla. To potężne odkrycie zostało opublikowane w prestiżowym magazynie Nauka.

Jaki był eksperyment?

W 1952 r. Stanley Miller i Harold Urey zaprojektowali protokół eksperymentalny do symulacji prymitywnego środowiska w genialnym systemie szklanych rur i elektrod zbudowanych przez siebie.

System powstał w kolbie z wodą, analogiczną do prymitywnego oceanu. Związane z tą kolbą istniał inny z elementami rzekomej prebiotycznej atmosfery.

Miller i Urey zastosowali następujące proporcje do jego odtworzenia: 200 mmHg metanu (CH (CH₄), 100 mmHg wodoru (h₂), 200 mmHg amoniaku (NH₃) i 200 ml wody (h₂ALBO).

System miał również kondensator, którego prace były chłodzenie gazów, jak zwykle deszcz. Podobnie zintegrowali dwie elektrody zdolne do wytwarzania wysokich napięć, w celu stworzenia wysoce reaktywnych cząsteczek, które doprowadziły do ​​tworzenia złożonych cząsteczek.

Te iskry starały się symulować możliwe promienie i błyskawice środowiska prebiotycznego. Urządzenie zakończyło się formą „u”, która uniemożliwiła przemieszczenie pary w przeciwnym kierunku.

Eksperyment otrzymał porażenia elektryczne przez tydzień, w tym samym czasie, gdy woda została podgrzana. Proces ogrzewania symulował energię słoneczną.

Wyniki

Pierwsze dni mieszanka eksperymentu była całkowicie czysta. W trakcie dni mieszanka zaczęła mieć czerwony kolor. Pod koniec doświadczenia ten płyn przyjął prawie brązowy intensywny kolor czerwony, a jego lepkość znacznie wzrosła.

Eksperyment osiągnął swój główny cel i złożone cząsteczki organiczne zostały wygenerowane z hipotetycznych składników prymitywnej atmosfery (metan, amoniak, wodór i para wodna).

Naukowcom udało się zidentyfikować ślady aminokwasów, takich jak glicyna, alanina, kwas asparaginowy i kwas aminowy, które są głównymi składnikami białek.

Sukces tego eksperymentu przyczynił się do tego, że inni badacze nadal badają pochodzenie cząsteczek organicznych. Dodając modyfikacje do protokołu Millera i Urey, odtworzono dwudziestu znanych aminokwasów.

Można również wygenerować nukleotydy, które są podstawowymi blokami materiału genetycznego: DNA (kwas deoksyrybonukleinowy) i RNA (kwas rybonukleinowy).

Znaczenie

Eksperymentowi udało się eksperymentalnie zweryfikować pojawienie się cząsteczek organicznych i zaproponuje raczej atrakcyjny scenariusz w celu wyjaśnienia możliwego pochodzenia życia.

Jednak powstaje nieodłączny dylemat, ponieważ cząsteczka DNA jest niezbędna do białka i RNA. Przypomnijmy, że centralny dogmat biologii sugeruje, że DNA jest transkrybowany do RNA i jest to transkrybowane do białek (wyjątki od tej przesłanki są znane, takie jak retrowirus).

Jak więc powstają te biomolekuły z ich monomerów (aminokwasy i nukleotydy) bez obecności DNA?

Na szczęście odkrycie rybzymów udało się wyjaśnić ten pozorny paradoks. Te cząsteczki są katalitycznym RNA. To rozwiązuje problem, ponieważ ta sama cząsteczka może katalizować i przenosić informacje genetyczne. Dlatego istnieje hipoteza świata prymitywnego RNA.

Ten sam RNA może się powtórzyć i uczestniczyć w tworzeniu białka. DNA może być wtórnie i zostać wybrane jako cząsteczka dziedziczenia nad RNA.

Fakt ten może się zdarzyć z kilku powodów, głównie dlatego, że DNA jest mniej reaktywny i bardziej stabilny niż RNA.

Wnioski

Główny wniosek o tym projekcie eksperymentalnym można podsumować następującym stwierdzeniem: złożone cząsteczki organiczne mogą mieć swoje pochodzenie z prostszych cząsteczek nieorganicznych, jeśli są one narażone na warunki domniemanej prymitywnej atmosfery, takich jak wysokie napięcie, promieniowanie ultrafioletowe i niskie i niskie i niskie i niskie Zawartość tlenu.

Ponadto stwierdzono niektóre nieorganiczne cząsteczki, które są idealnymi kandydatami do tworzenia niektórych aminokwasów i nukleotydów.

Eksperyment pozwala nam obserwować, jak może być tworzenie bloków żywych organizmów, zakładając, że prymitywne środowisko dostosowuje się do opisanych wniosków.

Jest bardzo prawdopodobne, że świat przed pojawieniem się życia będzie miał więcej liczb i złożonych komponentów niż te używane przez Millera.

Chociaż wydaje się mało prawdopodobne zaproponowanie pochodzenia życia na podstawie takich prostych cząsteczek, Miller mógłby to sprawdzić za pomocą subtelnego i genialnego eksperymentu.

Krytyka eksperymentu

Nadal istnieją debaty i kontrowersje dotyczące wyników tego eksperymentu i tego, jak powstały pierwsze komórki.

Obecnie uważa się, że komponenty, których Miller używa do tworzenia prymitywnej atmosfery, nie są zgodne z rzeczywistością. Bardziej nowoczesna wizja nadaje wulkanom ważną rolę i sugeruje, że gazy wytwarzane przez te struktury.

Kluczowy punkt eksperymentu Millera również został zakwestionowany. Niektórzy badacze uważają, że atmosfera miała niewielki wpływ na tworzenie żywych organizmów.