Experiment van Miller en Urey in wat het bevatte, belang en conclusies

de Miller en Urey experimenteren het bestaat uit de productie van organische moleculen met behulp van eenvoudiger anorganische moleculen als uitgangsmateriaal onder bepaalde omstandigheden. Het doel van het experiment was om de voorouderlijke omstandigheden van planeet Aarde opnieuw te creëren.

De bedoeling van deze recreatie was om de mogelijke oorsprong van de biomoleculen te verifiëren. Inderdaad heeft de simulatie de productie van moleculen - zoals aminozuren en nucleïnezuren - bereikt die essentieel zijn voor levende organismen.

index

• 1 Vóór Miller en Urey: historisch perspectief
• 2 Waar bestond het uit??
• 3 resultaten
• 4 Belang
• 5 Conclusies
• 6 Kritieken voor het experiment
• 7 Referenties

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 geloofde men dat het leven plotseling en uit het niets ontstond. Deze hypothese staat bekend als spontane generatie.

Vervolgens begon het kritisch denken van de wetenschappers te ontkiemen en de hypothese werd weggegooid. De vraag die aan het begin werd gesteld, bleef echter diffuus.

In de jaren 1920 gebruikten wetenschappers de term 'oersoep' om een ​​hypothetische oceanische omgeving te beschrijven waarin het leven waarschijnlijk is ontstaan.

Het probleem lag in het voorstellen van een logische oorsprong van de biomoleculen die het leven mogelijk maken (koolhydraten, eiwitten, lipiden en nucleïnezuren) van anorganische moleculen.

Al in de jaren 50 slaagde een groep wetenschappers er voorafgaand aan de experimenten van Miller en Urey in om mierenzuur uit koolstofdioxide te synthetiseren. Deze formidabele ontdekking werd gepubliceerd in het prestigieuze tijdschrift wetenschap.

Waar bestond het uit??

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

Het systeem was gevormd uit een kolf met water, analoog aan de primitieve oceaan. Verbonden met die fles was er een met de componenten van de veronderstelde prebiotische omgeving.

Miller en Urey gebruikten de volgende verhoudingen om het opnieuw te maken: 200 mmHg methaan (CH₄), 100 mmHg waterstof (H.₂), 200 mmHg ammoniak (NH₃) en 200 ml water (H.₂O).

Het systeem had ook een condensor, waarvan de taak was om de gassen af ​​te koelen zoals de regen normaal zou doen. Evenzo integreerden ze twee elektroden die in staat waren om hoge spanningen te produceren, met het doel om zeer reactieve moleculen te maken die de vorming van complexe moleculen gunstig beïnvloedden.

Deze vonken probeerden de mogelijke stralen en bliksem van de prebiotische omgeving te simuleren. Het apparaat eindigde in een "U" -vormig deel dat verhinderde dat de stoom in de tegenovergestelde richting zou bewegen.

Het experiment kreeg een week lang elektrische schokken terwijl het water werd opgewarmd. Het verwarmingsproces simuleerde zonne-energie.

uitslagen

De eerste dagen was het mengsel van het experiment helemaal schoon. In de loop van de dagen begon het mengsel een roodachtige kleur te krijgen. Aan het einde van het experiment kreeg deze vloeistof een intens rode kleur die bijna bruin was en nam de viscositeit aanzienlijk toe.

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

De onderzoekers konden sporen van aminozuren identificeren, zoals glycine, alanine, asparaginezuur en amino-n-boterzuur, die de belangrijkste componenten van eiwitten zijn.

Het succes van dit experiment heeft bijgedragen aan andere onderzoekers die de oorsprong van organische moleculen nog steeds onderzoeken. Door modificaties aan het Miller- en Urey-protocol toe te voegen, zijn we erin geslaagd om de twintig bekende aminozuren opnieuw te creëren.

Het was ook mogelijk om nucleotiden te genereren, die de fundamentele bouwstenen van het genetische materiaal zijn: DNA (deoxyribonucleïnezuur) en RNA (ribonucleïnezuur).

belang

Het experiment bleek experimenteel het uiterlijk van organische moleculen en stelt een behoorlijk aantrekkelijk scenario voor om de mogelijke oorsprong van het leven te verklaren.

Er is echter een inherent dilemma gecreëerd, omdat het DNA-molecuul noodzakelijk is voor de synthese van eiwitten en RNA. Bedenk dat het centrale dogma van de biologie stelt dat DNA wordt getranscribeerd naar RNA en dit wordt getranscribeerd in eiwitten (uitzonderingen zijn bekend bij dit uitgangspunt, zoals retrovirussen).

Dus, hoe worden deze biomoleculen gevormd uit hun monomeren (aminozuren en nucleotiden) zonder de aanwezigheid van DNA?

Gelukkig wist de ontdekking van de ribozymen deze schijnbare paradox op te helderen. Deze moleculen zijn katalytisch RNA. Dit lost het probleem op omdat hetzelfde molecuul kan katalyseren en genetische informatie kan dragen. Dat is de reden waarom er de primitieve RNA-wereldhypothese is.

Hetzelfde RNA kan zichzelf repliceren en deelnemen aan de vorming van eiwitten. DNA kan secundair komen en wordt geselecteerd als een molecuul van overerving op RNA.

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

conclusies

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

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

Het experiment laat ons toe om te observeren hoe de creatie van de blokken van levende organismen had kunnen zijn, ervan uitgaande dat de primitieve omgeving overeenkwam met de beschreven conclusies..

Het is zeer waarschijnlijk dat de wereld vóór het verschijnen van het leven componenten meer getallen en complexer had dan die gebruikt door Miller.

Hoewel het onwaarschijnlijk lijkt om de oorsprong van het leven voor te stellen op basis van zulke eenvoudige moleculen, kan Miller het bewijzen met een subtiel en ingenieus experiment..

Critici voor 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 gebruikte om de primitieve atmosfeer te vormen, niet overeenstemmen met de realiteit ervan. Een modernere visie geeft vulkanen een belangrijke rol en stelt voor dat de gassen die deze structuren produceren mineralen produceren.

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

referenties

1. Bada, J.L., & Cleaves, H.J. (2015). Ab initio-simulaties en het Miller prebiotische synthese-experiment. Proceedings van de National Academy of Sciences, 112(4), E342-E342.
2. Campbell, N. A. (2001). Biologie: concepten en relaties. 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 Experiments in de Deuterium World. 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). Uitvoeren van experimenten met Miller-Urey. Journaal van gevisualiseerde experimenten: JoVE, (83).
5. Sadava, D., & Purves, W.H. (2009). Leven: de wetenschap van de biologie. Ed. Panamericana Medical.