EXPERIMENT MILLER ȘI UREY: DESCRIERE ȘI IMPORTANȚĂ - BIOLOGIE - 2025

Miller și Urey experiment constă în producerea de molecule organice folosind molecule anorganice simple ca materie primă în anumite condiții. Obiectivul experimentului a fost de a recrea condițiile antice ale planetei Pământ.

Intenția menționată a fost să verifice posibila origine a biomoleculelor. Într-adevăr, simularea a obținut producția de molecule - cum ar fi aminoacizii și acizii nucleici - esențiali pentru organismele vii.

Înainte de Miller și Urey: perspectivă istorică

Explicația originii vieții a fost întotdeauna un subiect intens dezbătut și controversat. În timpul Renașterii, se credea că viața își are originea brusc și nu se vede nicăieri. Această ipoteză este cunoscută drept generație spontană.

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

În anii 1920, oamenii de știință ai vremii au folosit termenul de „supă primordială” pentru a descrie un mediu oceanic ipotetic în care probabil a apărut viața.

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

Deja în anii 1950, înainte de experimentele Miller și Urey, un grup de oameni de știință a reușit să sintetizeze acidul formic din dioxidul de carbon. Această descoperire formidabilă a fost publicată în prestigioasa revistă Science.

În ce a constat?

Până în 1952, Stanley Miller și Harold Urey au conceput un protocol experimental pentru a simula un mediu primitiv într-un sistem ingenios de tuburi de sticlă și electrozi de construcție proprie.

Sistemul era format dintr-un balon de apă, analog cu oceanul primitiv. Conectat la acel balon era un alt element cu componentele presupusului mediu prebiotic.

Miller și Urey utilizate următoarele rapoarte pentru a recrea: 200 mmHg de metan (CH ₄ ), 100 mmHg de hidrogen (H ₂ ), 200 mmHg de amoniac (NH ₃ ) și 200 ml de apă (H ₂ O).

Sistemul avea și un condensator, a cărui treabă era să răcească gazele așa cum ar fi ploaia în mod normal. De asemenea, au integrat doi electrozi capabili să producă tensiuni mari, cu scopul de a crea molecule extrem de reactive care să promoveze formarea de molecule complexe.

Aceste scântei au căutat să simuleze posibilele fulgere și fulgere din mediul prebiotic. Aparatul se încheia într-o parte în formă de „U” care împiedica aburul să circule în sens invers.

Experimentul a primit șocuri electrice timp de o săptămână, în același timp în care apa a fost încălzită. Procesul de încălzire a simulat energia solară.

Rezultate

Primele zile amestecul de experiment a fost curat total. De-a lungul zilelor, amestecul a început să ia o culoare roșiatică. La sfârșitul experimentului, acest lichid a luat o culoare roșie intensă aproape maro și vâscozitatea sa a crescut în mod notabil.

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

Cercetătorii au putut identifica urme de aminoacizi, cum ar fi glicina, alanina, acidul aspartic și acidul amino-n-butiric, care sunt principalele componente ale proteinelor.

Succesul acestui experiment a contribuit la ca alți cercetători să exploreze în continuare originea moleculelor organice. Adăugând modificări la protocolul Miller și Urey, cei douăzeci de aminoacizi cunoscuți au fost recreați.

Nucleotide ar putea fi, de asemenea, generate, care sunt blocurile fundamentale ale materialului genetic: ADN (acid dezoxiribonucleic) și ARN (acid ribonucleic).

Importanţă

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

Cu toate acestea, este creată o dilemă inerentă, deoarece molecula de ADN este necesară pentru sinteza proteinei și ARN. Să ne amintim că dogma centrală a biologiei propune ca ADN-ul să fie transcris în ARN și acest lucru este transcris în proteine ​​(există excepții cunoscute de la această premisă, cum ar fi retrovirusurile).

Cum se formează aceste biomolecule din monomerii lor (aminoacizi și nucleotide) fără prezența ADN-ului?

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

Același ARN se poate reproduce și poate participa la formarea proteinelor. ADN-ul poate veni într-un mod secundar și poate fi selectat ca o moleculă de moștenire peste ARN.

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

concluzii

Principala concluzie a acestui proiect experimental poate fi rezumată cu următoarea afirmație: moleculele organice complexe și-ar putea avea originea din molecule anorganice mai simple, dacă sunt expuse condițiilor presupusei atmosfere primitive, cum ar fi tensiuni mari, radiații ultraviolete și scăzute conținut de oxigen.

Mai mult, au fost găsite unele molecule anorganice care sunt candidații ideali pentru formarea anumitor aminoacizi și nucleotide.

Experimentul ne permite să observăm cum ar fi putut fi blocurile de construcție ale organismelor vii, presupunând că mediul primitiv s-a conformat concluziilor descrise.

Este foarte probabil ca lumea dinaintea apariției vieții să aibă componente mult mai numeroase și complexe decât cele folosite de Miller.

Deși pare imposibil de propus originea vieții pornind de la astfel de molecule simple, Miller a fost capabil să o verifice cu un experiment subtil și ingenios.

Critica experimentului

Există încă dezbateri și controverse cu privire la rezultatele acestui experiment și despre cum au apărut primele celule.

În prezent se crede că componentele pe care Miller le-a folosit pentru a forma atmosfera primitivă nu s-au potrivit cu realitatea acesteia. O viziune mai modernă conferă 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 în discuție. Unii cercetători consideră că atmosfera a avut un impact redus asupra creării organismelor vii.

Referințe

1. Bada, JL, & Cleaves, HJ (2015). Simulările Ab initio și experimentul de sinteză prebiotică Miller. Proceedings of the National Academy of Sciences, 112 (4), E342-E342.
2. Campbell, NA (2001). Biologie: concepte și relații. Pearson Education.
3. Cooper, GJ, Surman, AJ, McIver, J., Colón - Santos, SM, Gromski, PS, Buchwald, S., … și Cronin, L. (2017). Miller - Experimente de descărcare prin scânteie Urey în lumea deuteriu. Angewandte Chemie, 129 (28), 8191-8194.
4. Parker, ET, Cleaves, JH, Burton, AS, Glavin, DP, Dworkin, JP, Zhou, M., … și Fernández, FM (2014). Efectuarea de experimente Miller-Urey. Jurnalul experimentelor vizualizate: JoVE, (83).
5. Sadava, D., & Purves, WH (2009). Viața: Știința Biologiei. Editura Medicală Panamericană.