Experiment von Miller und Urey In was es bestand, Bedeutung und Schlussfolgerungen



Die Miller und Urey experimentieren es besteht aus der Herstellung organischer Moleküle unter Verwendung einfacherer anorganischer Moleküle als Ausgangsmaterial unter bestimmten Bedingungen. Das Ziel des Experiments war es, die Urbedingungen des Planeten Erde wiederherzustellen.

Die Absicht dieser Erholung war, die mögliche Herkunft der Biomoleküle zu verifizieren. Tatsächlich hat die Simulation die Produktion von Molekülen - wie Aminosäuren und Nukleinsäuren - erreicht, die für lebende Organismen essentiell sind.

Index

  • 1 Vor Miller und Urey: historische Perspektive
  • 2 Was war es?
  • 3 Ergebnisse
  • 4 Bedeutung
  • 5 Schlussfolgerungen
  • 6 Kritik am Experiment
  • 7 Referenzen

Vor Miller und Urey: historische Perspektive

Die Erklärung des Ursprungs des Lebens war schon immer ein intensiv diskutiertes und kontroverses Thema. Während der Renaissance wurde geglaubt, dass das Leben plötzlich und aus dem Nichts entstand. Diese Hypothese wird als spontane Generierung bezeichnet.

Anschließend begann das kritische Denken der Wissenschaftler zu keimen und die Hypothese wurde verworfen. Die eingangs gestellte Frage blieb jedoch unklar.

In den 1920er Jahren verwendeten die Wissenschaftler zu dieser Zeit den Begriff "Ursuppe", um eine hypothetische ozeanische Umgebung zu beschreiben, in der das Leben wahrscheinlich ihren Ursprung hatte.

Das Problem bestand darin, einen logischen Ursprung der Biomoleküle vorzuschlagen, die das Leben möglich machen (Kohlenhydrate, Proteine, Lipide und Nukleinsäuren) aus anorganischen Molekülen.

Bereits in den 50er Jahren, vor den Experimenten von Miller und Urey, gelang es einer Gruppe von Wissenschaftlern, Ameisensäure aus Kohlendioxid zu synthetisieren. Diese beeindruckende Entdeckung wurde in der renommierten Zeitschrift veröffentlicht Wissenschaft.

Was war es?

Stanley Miller und Harold Urey entwarfen 1952 ein experimentelles Protokoll, um eine primitive Umgebung in einem ausgeklügelten System von Glasröhren und Elektroden zu simulieren, die sie selbst bauten.

Das System bestand aus einer Flasche mit Wasser, analog zum primitiven Ozean. Verbunden mit dieser Flasche war eine weitere mit den Komponenten der angeblichen prebiotischen Umwelt.

Miller und Urey verwendeten die folgenden Proportionen, um sie wieder herzustellen: 200 mmHg Methan (CH4), 100 mmHg Wasserstoff (H2), 200 mmHg Ammoniak (NH3) und 200 ml Wasser (H2O).

Das System hatte auch einen Kondensator, dessen Aufgabe es war, die Gase so zu kühlen, wie es der Regen normalerweise tun würde. Ebenso integrierten sie zwei hochspannungsfähige Elektroden mit dem Ziel, hochreaktive Moleküle zu erzeugen, die die Bildung komplexer Moleküle begünstigen.

Diese Funken versuchten die möglichen Strahlen und Blitze der präbiotischen Umgebung zu simulieren. Die Vorrichtung endete in einem "U" -förmigen Teil, der verhinderte, dass der Dampf in die entgegengesetzte Richtung lief.

Das Experiment erhielt eine Woche lang Elektroschocks, zur gleichen Zeit, als sich das Wasser erhitzte. Der Heizprozess simulierte Solarenergie.

Ergebnisse

Die ersten Tage war die Mischung des Experiments völlig sauber. Im Laufe der Tage begann sich die Mischung rötlich zu verfärben. Am Ende des Experiments nahm diese Flüssigkeit eine intensive rote Farbe fast braun an und ihre Viskosität nahm deutlich zu.

Das Experiment erreichte sein Hauptziel und komplexe organische Moleküle wurden aus den hypothetischen Komponenten der primitiven Atmosphäre (Methan, Ammoniak, Wasserstoff und Wasserdampf) erzeugt.

Die Forscher konnten Spuren von Aminosäuren wie Glycin, Alanin, Asparaginsäure und Amino-n-Buttersäure identifizieren, die die Hauptbestandteile von Proteinen sind.

Der Erfolg dieses Experiments hat dazu beigetragen, dass andere Forscher den Ursprung organischer Moleküle weiter erforscht haben. Durch Hinzufügen von Modifikationen zu dem Miller- und Urey-Protokoll wurden die zwanzig bekannten Aminosäuren neu erstellt.

Es war auch möglich, Nukleotide zu erzeugen, die die grundlegenden Bausteine ​​des genetischen Materials sind: DNA (Desoxyribonukleinsäure) und RNA (Ribonukleinsäure).

Bedeutung

Das Experiment zeigte experimentell das Auftreten von organischen Molekülen und schlägt ein ziemlich attraktives Szenario vor, um den möglichen Ursprung des Lebens zu erklären.

Es entsteht jedoch ein inhärentes Dilemma, da das DNA-Molekül für die Synthese von Proteinen und RNA notwendig ist. Daran erinnern, dass das zentrale Dogma der Biologie schlägt vor, dass DNA in RNA transkribiert wird und dies in Proteine ​​transkribiert wird (Ausnahmen von dieser Prämisse sind bekannt, wie Retroviren).

Also, wie werden diese Biomoleküle aus ihren Monomeren (Aminosäuren und Nukleotiden) ohne die Anwesenheit von DNA gebildet?

Glücklicherweise gelang es mit der Entdeckung der Ribozyme, dieses scheinbare Paradoxon aufzuklären. Diese Moleküle sind katalytische RNA. Dies löst das Problem, da dasselbe Molekül genetische Information katalysieren und tragen kann. Deshalb existiert die primitive RNA-Welthypothese.

Die gleiche RNA kann sich selbst replizieren und an der Bildung von Proteinen teilnehmen.Die DNA könnte sekundär kommen und als ein Erbmolekül auf RNA ausgewählt werden.

Dies könnte aus verschiedenen Gründen auftreten, hauptsächlich weil DNA weniger reaktiv und stabiler als RNA ist.

Schlussfolgerungen

Die Hauptaussage dieses Versuchsdesigns lässt sich mit folgender Aussage zusammenfassen: Komplexe organische Moleküle könnten ihren Ursprung in einfacheren anorganischen Molekülen haben, wenn sie den Bedingungen der vermeintlichen primitiven Atmosphäre wie hohen Spannungen, ultravioletter Strahlung und niedriger ausgesetzt sind Sauerstoffgehalt.

Darüber hinaus wurden einige anorganische Moleküle gefunden, die ideale Kandidaten für die Bildung bestimmter Aminosäuren und Nukleotide sind.

Das Experiment erlaubt uns zu beobachten, wie die Entstehung der Blöcke lebender Organismen hätte sein können, vorausgesetzt, die primitive Umgebung entsprach den beschriebenen Schlussfolgerungen.

Es ist sehr wahrscheinlich, dass die Welt vor dem Erscheinen des Lebens Komponenten mehr Zahlen und komplex als die von Miller verwendet hatte.

Obwohl es nicht plausibel erscheint, den Ursprung des Lebens auf solchen einfachen Molekülen zu basieren, könnte Miller es mit einem subtilen und genialen Experiment beweisen.

Kritiker für das Experiment

Es gibt immer noch Debatten und Kontroversen über die Ergebnisse dieses Experiments und darüber, wie die ersten Zellen entstanden sind.

Gegenwärtig wird angenommen, dass die Komponenten, die Miller verwendet hat, um die primitive Atmosphäre zu bilden, nicht der Realität entsprechen. Eine modernere Vision gibt Vulkanen eine wichtige Rolle und schlägt vor, dass die Gase, die diese Strukturen Mineralien produzieren.

Ein wichtiger Punkt von Millers Experiment wurde ebenfalls in Frage gestellt. Einige Forscher denken, dass die Atmosphäre wenig Einfluss auf die Bildung von lebenden Organismen hatte.

Referenzen

  1. Bada, J.L., und Cleaves, H.J. (2015). Ab-initio-Simulationen und das prebiotische Miller-Syntheseexperiment. Proceedings der Nationalen Akademie der Wissenschaften, 112(4), E342-E342.
  2. Campbell, N.A. (2001). Biologie: Konzepte und Beziehungen. Pearson Ausbildung.
  3. Cooper, G. J., Surman, A. J., McIver, J., Colon-Santos, S. M., Gromski, P. S., Buchwald, S., ... & Cronin, L. (2017). Miller-Urey Funkenexplosionsexperimente in der Deuteriumwelt. 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). Durchführung von Miller-Urey-Experimenten. Journal für visualisierte Experimente: JoVE, (83).
  5. Sadava, D. & Purves, W. H. (2009). Leben: Die Wissenschaft der Biologie. Ed. Panamericana Medizin.