Eksperiment Millerja in Ureyja v tem, kar je vseboval, pomen in sklepi



The Eksperiment Miller in Urey sestoji iz proizvodnje organskih molekul z uporabo enostavnejših anorganskih molekul kot izhodnega materiala pod določenimi pogoji. Namen poskusa je bil ponovno ustvariti prednike na Zemlji.

Namen te rekreacije je bil preveriti možen izvor biomolekul. Simulacija je dosegla proizvodnjo molekul - kot so aminokisline in nukleinske kisline - bistvenega pomena za žive organizme.

Indeks

  • 1 Pred Millerjem in Ureyem: zgodovinska perspektiva
  • 2 Kaj je vseboval??
  • 3 Rezultati
  • 4 Pomen
  • 5 Sklepi
  • 6 Kritike eksperimenta
  • 7 Reference

Pred Millerjem in Ureyem: zgodovinska perspektiva

Razlaga izvora življenja je bila vedno intenzivno razpravljana in sporna tema. V času renesanse so menili, da je življenje nastalo nenadoma in iz nič. Ta hipoteza je znana kot spontana generacija.

Kasneje se je pričelo kritično mišljenje znanstvenikov in hipoteza je bila zavržena. Toda vprašanje, ki je bilo postavljeno na začetku, je ostalo razpršeno.

V dvajsetih letih so znanstveniki takrat uporabljali izraz "primordial juha" za opis hipotetičnega oceanskega okolja, v katerem je verjetno nastalo življenje.

Problem je bil v predlaganju logičnega izvora biomolekul, ki omogočajo življenje (ogljikovi hidrati, beljakovine, lipidi in nukleinske kisline) iz anorganskih molekul..

Že v 50-ih letih, pred poskusi Millerja in Ureyja, je skupini znanstvenikov uspelo sintetizirati mravljinčno kislino iz ogljikovega dioksida. To izjemno odkritje je bilo objavljeno v prestižni reviji Znanost.

Kaj je sestavljala??

Do leta 1952 sta Stanley Miller in Harold Urey izdelala eksperimentalni protokol za simulacijo primitivnega okolja v iznajdljivem sistemu steklenih cevi in ​​elektrod, ki so jih zgradili sami..

Sistem je bil sestavljen iz bučke z vodo, podobno primitivnemu oceanu. Na to bučko je bila povezana še ena s komponentami domnevnega prebiotičnega okolja.

Miller in Urey sta uporabila naslednje deleže, da bi ga ustvarila: 200 mmHg metana (CH4), 100 mmHg vodika (H2), 200 mmHg amoniaka (NH3) in 200 ml vode (H2O).

Sistem je imel tudi kondenzator, katerega naloga je bila ohlajanje plinov, kot bi običajno počel dež. Prav tako so integrirali dve elektrodi, ki sta sposobni proizvajati visoke napetosti, z namenom ustvarjanja visoko reaktivnih molekul, ki pomagajo pri nastajanju kompleksnih molekul..

Te iskre so poskušale simulirati možne žarke in strele prebiotičnega okolja. Naprava se je končala v obliki "U", ki je preprečila potovanje pare v nasprotno smer.

Eksperiment je teden dni prejel električni udar, hkrati pa se je voda segrela. Proces ogrevanja je simuliral sončno energijo.

Rezultati

Prve dni je bila mešanica poskusa popolnoma čista. Skozi dni se je mešanica začela spreminjati v rdečkasto barvo. Na koncu poskusa je ta tekočina prevzela intenzivno rdečo barvo skoraj rjave barve in se je njegova viskoznost znatno povečala.

Eksperiment je dosegel svoj glavni cilj, kompleksne organske molekule pa so nastale iz hipotetičnih komponent primitivne atmosfere (metan, amoniak, vodik in vodna para)..

Raziskovalci so lahko identificirali sledi aminokislin, kot so glicin, alanin, asparaginska kislina in amino-n-maslena kislina, ki so glavne sestavine beljakovin.

Uspeh tega poskusa je prispeval k temu, da so drugi raziskovalci še naprej raziskovali izvor organskih molekul. Z dodajanjem sprememb protokola Miller in Urey smo uspeli rekonstruirati dvajset znanih aminokislin.

Prav tako je bilo mogoče ustvariti nukleotide, ki so temeljni gradniki genskega materiala: DNA (deoksiribonukleinska kislina) in RNA (ribonukleinska kislina)..

Pomen

Poskus je eksperimentalno dokazal pojav organskih molekul in predlagal dokaj privlačen scenarij za pojasnitev možnega izvora življenja.

Vendar pa nastane inherentna dilema, saj je molekula DNA nujna za sintezo beljakovin in RNA. Spomnimo se, da osrednja dogma biologije predlaga, da se DNA prepiše v RNA in da se to prepiše v beljakovine (izjeme so znane tej premisi, kot so retrovirusi).

Torej, kako nastanejo te biomolekule iz njihovih monomerov (aminokislin in nukleotidov) brez prisotnosti DNA?

Na srečo je odkritje ribozimov uspelo razjasniti ta navidezni paradoks. Te molekule so katalitska RNA. To rešuje problem, saj lahko ista molekula katalizira in nosi genetske informacije. Zato obstaja primitivna svetovna hipoteza RNA.

Ista RNA se lahko replicira in sodeluje pri tvorbi beljakovin. DNA je lahko sekundarno prisotna in je izbrana kot molekula dedovanja na RNA.

To se lahko zgodi iz več razlogov, predvsem zato, ker je DNA manj reaktivna in stabilnejša od RNA.

Sklepi

Glavni zaključek te eksperimentalne zasnove lahko povzamemo z naslednjo trditvijo: kompleksne organske molekule lahko izvirajo iz enostavnejših anorganskih molekul, če so izpostavljene pogojem domnevne primitivne atmosfere, kot so visoke napetosti, ultravijolično sevanje in nizka. vsebnost kisika.

Poleg tega so bile ugotovljene nekatere anorganske molekule, ki so idealni kandidati za tvorbo določenih aminokislin in nukleotidov.

Eksperiment nam omogoča, da opazimo, kako bi lahko bilo ustvarjanje blokov živih organizmov, ob predpostavki, da je primitivno okolje skladno z opisanimi zaključki..

Zelo verjetno je, da je svet pred pojavom življenja imel več številk in kompleksnih od tistih, ki jih uporablja Miller.

Čeprav se zdi neverjetno, da bi predlagali izvor življenja, ki bi temeljil na takšnih enostavnih molekulah, bi lahko Miller to dokazal s prefinjenim in iznajdljivim poskusom..

Kritiki eksperimenta

Še vedno obstajajo razprave in polemike o rezultatih tega eksperimenta in o tem, kako so nastale prve celice.

Trenutno se verjame, da komponente, ki jih je Miller uporabil za oblikovanje primitivnega ozračja, niso v skladu z resničnostjo. Sodobnejša vizija daje vulkanom pomembno vlogo in predlaga, da plini, ki jih te strukture proizvajajo, vsebujejo minerale.

Podana je bila tudi ključna točka Millerjevega poskusa. Nekateri raziskovalci menijo, da je ozračje imelo majhen vpliv na ustvarjanje živih organizmov.

Reference

  1. Bada, J.L., & Cleaves, H.J. (2015). Ab initio simulacije in Millerjev eksperiment s prebiotično sintezo. Zbornik Nacionalne akademije znanosti, 112(4), E342-E342.
  2. Campbell, N. A. (2001). Biologija: Koncepti in odnosi. Pearson Education.
  3. Cooper, G.J., Surman, A.J., McIver, J., Colon-Santos, S.M., Gromski, P.S., Buchwald, S., ... & Cronin, L. (2017). Eksperimenti z razžvepljevalnikom Miller-Urey v svetu devterija. 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). Izvedba Miller-Ureyovih eksperimentov. Časopis vizualiziranih poskusov: JoVE, (83).
  5. Sadava, D., & Purves, W. H. (2009). Življenje: znanost o biologiji. Ed Panamericana Medical.