Miller en Urey Experiment

Wat is het experiment van Miller en Urey?

Hij Miller en Urey Experiment Het bestaat uit de productie van organische moleculen met behulp van als eenvoudige anorganische moleculen, meer eenvoudige omstandigheden onder bepaalde omstandigheden. Het doel van het experiment was om de voorouderlijke omstandigheden van de planeet Aarde te herscheppen.

De bedoeling van deze recreatie was om de mogelijke oorsprong van de biomoleculen te verifiëren. De simulatie bereikte inderdaad de productie van moleculen - als aminozuren en nucleïnezuren - onmisbaar voor levende organismen.

Vóór Miller en Urey: Historisch perspectief

De verklaring van de oorsprong van het leven is altijd een intens besproken en controversieel onderwerp geweest. Tijdens de renaissance werd aangenomen dat het leven plotseling uit het niets is ontstaan. Deze hypothese staat bekend als spontane generatie.

Vervolgens begon het kritische denken van wetenschappers te ontkiemen en werd de hypothese uitgesloten. Het onbekende dat in het begin werd verhoogd, bleef echter diffuus.

In het decennium van de 20 gebruikten de wetenschappers van die tijd de term "primordiale soep" om een ​​oceanische hypothetische omgeving te beschrijven waarin het leven waarschijnlijk is ontstaan.

Het probleem was om een ​​logische oorsprong van biomoleculen voor te stellen die het leven mogelijk maken (koolhydraten, eiwitten, lipiden en nucleïnezuren) uit anorganische moleculen.

Al in de jaren 50, voorafgaand aan de experimenten van Miller en Urey, slaagde een groep wetenschappers erin mierenzuur uit kooldioxide te synthetiseren. Deze formidabele ontdekking werd gepubliceerd in het prestigieuze tijdschrift Wetenschap.

Wat was het experiment?

Tegen 1952 ontwierpen Stanley Miller en Harold Urey een experimenteel protocol om een ​​primitieve omgeving te simuleren in een ingenieus systeem van glazen buizen en elektroden gebouwd door zichzelf.

Het systeem werd gevormd uit een kolf met water, analoog aan de primitieve oceaan. Verbonden met die kolf was er een andere met de componenten van de vermeende prebiotische sfeer.

Miller en Urey gebruikten de volgende verhoudingen om het opnieuw te maken: 200 mmHg methaan (CH₄), 100 mmHg waterstof (h₂), 200 mmHg ammoniak (NH₃) en 200 ml water (h₂OF).

Het systeem had ook een condensor, wiens werk was om gassen te koelen, zoals de regen normaal zou doen. Evenzo integreerden ze twee elektroden die in staat zijn om hoge spanningen te produceren, met als doel zeer reactieve moleculen te creëren die hebben geleid tot de vorming van complexe moleculen.

Deze vonken probeerden de mogelijke stralen en bliksem van de prebiotische omgeving te simuleren. Het apparaat eindigde in een "U" -vorm die verhinderde dat de stoom in de tegenovergestelde richting reisde.

Het experiment ontving een week lang elektrische schokken, tegelijkertijd dat het water werd verwarmd. Het verwarmingsproces simuleerde zonne -energie.

Resultaat

De eerste dagen dat het experimentmengsel helemaal schoon was. Met de loop van de dagen begon het mengsel een roodachtige kleur te nemen. Aan het einde van de ervaring nam deze vloeistof een bijna bruine intense rode kleur en de viscositeit nam aanzienlijk toe.

Het experiment bereikte zijn hoofddoel en complexe organische moleculen gegenereerd uit de hypothetische componenten van de primitieve atmosfeer (methaan, ammoniak, waterstof en waterdamp).

De onderzoekers slaagden erin om sporen van aminozuren te identificeren, zoals glycine, alanine, asparaginezuur en amino-magere zuur, die de belangrijkste componenten van eiwitten zijn.

Het succes van dit experiment heeft bijgedragen aan andere onderzoekers, blijven de oorsprong van organische moleculen verkennen. Door wijzigingen toe te voegen aan het Miller and Urey -protocol, werden de twintig bekende aminozuren nagebouwd.

Nucleotiden kunnen ook worden gegenereerd, die de fundamentele blokken van genetisch materiaal zijn: DNA (deoxyribonucleïnezuur) en RNA (ribonucleïnezuur).

Belang

Het experiment is erin geslaagd om experimenteel het uiterlijk van organische moleculen te verifiëren en stelt een vrij aantrekkelijk scenario voor om de mogelijke oorsprong van het leven te verklaren.

Er wordt echter een inherent dilemma gecreëerd, omdat het DNA -molecuul nodig is voor eiwitten en RNA. Bedenk dat het centrale dogma van de biologie voorstelt dat DNA wordt getranscribeerd naar RNA en dit wordt getranscribeerd naar eiwitten (uitzonderingen op dit uitgangspunt zijn bekend, zoals retrovirus).

Dus hoe vormen deze biomoleculen zich uit hun monomeren (aminozuren en nucleotiden) zonder de aanwezigheid van DNA?

Gelukkig slaagde de ontdekking van de ribzymen erin om deze schijnbare paradox te verduidelijken. Deze moleculen zijn katalytisch RNA. Dit lost het probleem op, omdat hetzelfde molecuul genetische informatie kan katalyseren en meedoet. Daarom is er de hypothese van de wereld van primitief RNA.

Hetzelfde RNA kan zichzelf repliceren en deelnemen aan eiwitvorming. Het DNA kan secundair komen en worden geselecteerd als een molecuul van de overerving over het RNA.

Dit feit kan om verschillende redenen gebeuren, vooral omdat DNA minder reactief en stabieler is dan RNA.

Conclusies

De belangrijkste conclusie van dit experimentele ontwerp kan worden samengevat met de volgende verklaring: complexe organische moleculen kunnen hun oorsprong hebben uit eenvoudigere anorganische moleculen, als ze worden blootgesteld aan de omstandigheden van de vermeende primitieve atmosfeer zoals hoge spanningen, ultraviolette straling en laag en laag zuurstofgehalte.

Bovendien werden sommige anorganische moleculen gevonden die ideale kandidaten zijn voor de vorming van bepaalde aminozuren en nucleotiden.

Het experiment stelt ons in staat om te observeren hoe het creëren van de blokken van levende organismen zou kunnen zijn, ervan uitgaande dat de primitieve omgeving zich aanpast aan de beschreven conclusies.

Het is zeer waarschijnlijk dat de wereld vóór het uiterlijk van het leven meer cijfers en complexe componenten zal hebben dan die welke door Miller worden gebruikt.

Hoewel het onwaarschijnlijk lijkt dat de oorsprong van het leven op basis van zulke eenvoudige moleculen voorstelt, zou Miller het kunnen controleren met een subtiel en ingenieus experiment.

Kritiek op het experiment

Er zijn nog steeds debatten en controverses over de resultaten van dit experiment en hoe de eerste cellen zijn ontstaan.

Momenteel wordt aangenomen dat de componenten die Miller gebruikt om de primitieve atmosfeer te vormen niet overeenkomt met de realiteit van hetzelfde. Een modernere visie geeft vulkanen een belangrijke rol en stelt voor dat de gassen die deze structuren produceren.

Een belangrijk punt van het experiment van Miller is ook in twijfel getrokken. Sommige onderzoekers denken dat de sfeer weinig invloed had op het creëren van levende organismen.