Experiment Millera a Ureyho v tom, čo obsahovalo, význam a závery



Miller a Urey experiment spočíva v produkcii organických molekúl s použitím jednoduchších anorganických molekúl ako východiskovej látky za určitých podmienok. Cieľom experimentu bolo znovu vytvoriť podmienky predkov planéty Zem.

Zámerom tejto rekreácie bolo overiť možný pôvod biomolekúl. Simulácia skutočne dosiahla produkciu molekúl - ako sú aminokyseliny a nukleové kyseliny - nevyhnutné pre živé organizmy.

index

  • 1 Pred Miller a Urey: historická perspektíva
  • 2 Z čoho sa skladá??
  • 3 Výsledky
  • 4 Význam
  • 5 Závery
  • 6 Kritiky experimentu
  • 7 Referencie

Pred Millerom a Ureyom: historická perspektíva

Vysvetlenie pôvodu života bolo vždy intenzívne diskutovanou a kontroverznou témou. Počas renesancie sa verilo, že život vznikol náhle a z ničoho. Táto hypotéza je známa ako spontánna generácia.

Následne kritické myslenie vedcov začalo klíčiť a hypotéza bola vyradená. Otázka položená na začiatku však zostala rozptýlená.

V 20. rokoch 20. storočia vedci v tom čase používali termín „prvotná polievka“ na opis hypotetického oceánskeho prostredia, v ktorom pravdepodobne vznikol život..

Problém bol v navrhovaní logického pôvodu biomolekúl, ktoré umožňujú život (sacharidy, proteíny, lipidy a nukleové kyseliny) z anorganických molekúl..

Už v 50-tych rokoch, pred pokusmi Millera a Ureya, sa skupine vedcov podarilo syntetizovať kyselinu mravčiu z oxidu uhličitého. Tento úžasný objav bol publikovaný v prestížnom časopise veda.

Z čoho to bolo??

V roku 1952 navrhli Stanley Miller a Harold Urey experimentálny protokol na simuláciu primitívneho prostredia v geniálnom systéme sklenených trubíc a elektród, ktoré si sami vyrobili..

Systém bol vytvorený z banky s vodou, analogicky k primitívnemu oceánu. S touto bankou bola spojená ďalšia so zložkami predpokladaného prebiotického prostredia.

Miller a Urey použili nasledujúce proporcie, aby ho znovu vytvorili: 200 mmHg metánu (CH4), 100 mm Hg vodíka (H2), 200 mm Hg amoniaku (NH.)3) a 200 ml vody (H.)2O).

Systém mal tiež kondenzátor, ktorého úlohou bolo ochladzovať plyny, ako by normálne robil dážď. Taktiež integrovali dve elektródy schopné produkovať vysoké napätie s cieľom vytvoriť vysoko reaktívne molekuly, ktoré podporovali tvorbu komplexných molekúl..

Tieto iskry sa snažili simulovať možné lúče a blesky prebiotického prostredia. Zariadenie skončilo v časti tvaru "U", ktorá zabránila tomu, aby para prechádzala v opačnom smere.

Experiment dostal elektrický šok po dobu jedného týždňa, v rovnakom čase ako sa voda zahrievala. Proces ohrevu simuluje slnečnú energiu.

výsledok

V prvých dňoch bola zmes experimentu úplne čistá. V priebehu dní sa zmes začala meniť na červenkastú farbu. Na konci experimentu táto kvapalina nabrala intenzívnu červenú farbu takmer hnedú a jej viskozita sa výrazne zvýšila.

Experiment dosiahol svoj hlavný cieľ a komplexné organické molekuly boli vytvorené z hypotetických zložiek primitívnej atmosféry (metán, amoniak, vodík a vodná para)..

Výskumníci dokázali identifikovať stopy aminokyselín, ako sú glycín, alanín, kyselina asparágová a kyselina amino-n-maslová, ktoré sú hlavnými zložkami proteínov..

Úspech tohto experimentu prispel k tomu, že ďalší výskumníci pokračovali v skúmaní pôvodu organických molekúl. Pridaním úprav do Millerovho a Ureyovho protokolu sa nám podarilo znovu vytvoriť dvadsať známych aminokyselín.

Bolo tiež možné generovať nukleotidy, ktoré sú základnými stavebnými kameňmi genetického materiálu: DNA (kyselina deoxyribonukleová) a RNA (kyselina ribonukleová)..

dôležitosť

Experimentálne experimentálne ukázal vzhľad organických molekúl a navrhuje celkom atraktívny scenár na vysvetlenie možného pôvodu života.

Vzniká však inherentná dilema, pretože molekula DNA je nevyhnutná pre syntézu proteínov a RNA. Pripomeňme, že centrálna dogma biológie navrhuje, aby sa DNA transkribovala na RNA a táto sa transkribuje do proteínov (výnimky sú známe v tomto predpoklade, ako napríklad retrovírusy).

Ako sú teda tieto biomolekuly vytvorené z ich monomérov (aminokyselín a nukleotidov) bez prítomnosti DNA?

Objav tohto ribozýmu našťastie dokázal objasniť tento zdanlivý paradox. Tieto molekuly sú katalytická RNA. Toto rieši problém, pretože tá istá molekula môže katalyzovať a niesť genetickú informáciu. Preto existuje primitívna hypotéza RNA sveta.

Rovnaká RNA sa môže replikovať a podieľať sa na tvorbe proteínov. DNA by mohla prísť sekundárne a byť vybraná ako molekula dedičnosti na RNA.

To sa môže stať z niekoľkých dôvodov, najmä preto, že DNA je menej reaktívna a stabilnejšia ako RNA.

závery

Hlavný záver tohto experimentálneho návrhu možno zhrnúť do nasledujúceho výroku: komplexné organické molekuly by mohli mať svoj pôvod z jednoduchších anorganických molekúl, ak sú vystavené podmienkam predpokladanej primitívnej atmosféry, ako sú vysoké napätia, ultrafialové žiarenie a nízke hodnoty. obsah kyslíka.

Okrem toho sa našli niektoré anorganické molekuly, ktoré sú ideálnymi kandidátmi na tvorbu určitých aminokyselín a nukleotidov.

Experiment nám umožňuje pozorovať, ako by mohlo byť vytvorenie blokov živých organizmov, za predpokladu, že primitívne prostredie vyhovovalo opísaným záverom..

Je veľmi pravdepodobné, že svet pred objavením sa života mal zložky viac čísel a zložitejšie ako tie, ktoré používa Miller.

Hoci sa zdá nepravdepodobné navrhnúť pôvod života založený na takýchto jednoduchých molekulách, Miller by to dokázal s jemným a dômyselným experimentom.

Kritici experimentu

Tam sú ešte debaty a spory o výsledkoch tohto experimentu a ako prvé bunky vznikli.

V súčasnosti sa predpokladá, že zložky, ktoré Miller použil na vytvorenie primitívnej atmosféry, nie sú v súlade s realitou. Modernejšia vízia dáva dôležitú úlohu sopkám a navrhuje, aby plyny, ktoré tieto štruktúry produkujú, boli minerálne.

Kľúčový bod Millerovho experimentu bol tiež spochybnený. Niektorí výskumníci si myslia, že atmosféra mala malý vplyv na tvorbu živých organizmov.

referencie

  1. Bada, J.L., & Cleaves, H.J. (2015). Ab initio simulácie a experiment Millerovej prebiotickej syntézy. Zborník Národnej akadémie vied, 112(4), E342-E342.
  2. Campbell, N.A. (2001). Biológia: koncepty a vzťahy. Pearson Education.
  3. Cooper, G. J., Surman, A. J., McIver, J., Colon-Santos, S.M., Gromski, P.S., Buchwald, S., ... & Cronin, L. (2017). Miller-Urey Spark-Discharge Experimenty vo svete Deuterium. Angewandte Chemie, 129(28), 8191-8194.
  4. Parker, E.T., Cleaves, J.H., Burton, A.S., Glavin, D.P., Dworkin, J.P., Zhou, M., ... & Fernandez, F.M. (2014). Realizácia experimentov Miller-Urey. Časopis vizualizovaných experimentov: JoVE, (83).
  5. Sadava, D., & Purves, W. H. (2009). Život: Veda o biológii. Panamericana Medical.