MILLERIO IR UREY EKSPERIMENTAS: APRAŠYMAS IR SVARBA - BIOLOGIJA - 2025

Miller Urey eksperimentas susideda iš organinių molekulių, naudojant paprastesnes neorganinių molekulių kaip pradinė medžiaga esant tam tikroms sąlygoms gamybai. Eksperimento tikslas buvo atkurti senovės Žemės planetos sąlygas.

Minėto poilsio tikslas buvo patikrinti galimą biomolekulių kilmę. Iš tiesų, imituojant buvo pagamintos molekulės, tokios kaip aminorūgštys ir nukleorūgštys, būtinos gyviesiems organizmams.

Prieš Millerį ir Urey: istorinė perspektyva

Gyvenimo kilmės paaiškinimas visada buvo intensyviai diskutuojama ir prieštaringai vertinama tema. Renesanso metu buvo tikima, kad gyvenimas atsirado staiga ir iš niekur. Ši hipotezė yra žinoma kaip spontaninė generacija.

Vėliau kritinis mokslininkų mąstymas ėmė dygti ir hipotezė buvo atmesta. Tačiau pradžioje iškeltas klausimas liko neaiškus.

1920-aisiais to meto mokslininkai vartojo terminą „pirmapradė sriuba“ apibūdindami hipotetinę vandenyno aplinką, kurioje tikriausiai atsirado gyvybė.

Problema buvo pasiūlyti logišką biomolekulių, leidžiančių gyvybę (angliavandeniai, baltymai, lipidai ir nukleorūgštys) iš neorganinių molekulių, kilmę.

Jau šeštajame dešimtmetyje, prieš Millerio ir Urey eksperimentus, grupei mokslininkų pavyko sintetinti skruzdžių rūgštį iš anglies dioksido. Šis nuostabus atradimas buvo paskelbtas prestižiniame žurnale „Science“.

Iš ko ji susideda?

Iki 1952 m. Stanley Milleris ir Haroldas Urey sukūrė eksperimentinį protokolą, kad imituotų primityvią aplinką išradingoje jų pačių sukurtų stiklinių vamzdžių ir elektrodų sistemoje.

Sistemą sudarė vandens kolba, analogiška primityviajam vandenynui. Prie tos kolbos buvo prijungtas dar vienas tariamos prebiotinės aplinkos komponentas.

Milleris ir Urey naudojo šiuos koeficientus jam atkurti: 200 mmHg metano (CH ₄ ), 100 mmHg vandenilio (H ₂ ), 200 mmHg amoniako (NH ₃ ) ir 200 ml vandens (H ₂ O).

Sistema taip pat turėjo kondensatorių, kurio užduotis buvo aušinti dujas, kaip paprastai lietaus atveju. Be to, jie integravo du elektrodus, galinčius generuoti aukštą įtampą, kad būtų sukurtos labai reaktyvios molekulės, kurios skatintų sudėtingų molekulių susidarymą.

Šios kibirkštys siekė imituoti galimus žaibolaidžius ir žaibus iš prebiotinės aplinkos. Aparatas baigėsi „U“ formos dalimi, neleidžiančia garui judėti priešinga kryptimi.

Eksperimentas savaitę gavo elektros šoką, tuo pačiu metu, kai vanduo buvo šildomas. Šildymo procesas imitavo saulės energiją.

Rezultatai

Pirmosiomis dienomis eksperimento mišinys buvo visiškai švarus. Bėgant dienoms mišinys įgavo rausvą spalvą. Eksperimento pabaigoje šis skystis įgavo intensyvią raudoną beveik rudą spalvą, o jo klampumas pastebimai padidėjo.

Eksperimentu buvo pasiektas pagrindinis tikslas ir iš hipotetinių ankstyvosios atmosferos komponentų (metano, amoniako, vandenilio ir vandens garų) buvo gautos sudėtingos organinės molekulės.

Tyrėjai sugebėjo nustatyti aminorūgščių, tokių kaip glicinas, alaninas, asparto rūgštis ir amino-n-sviesto rūgštis, kurios yra pagrindiniai baltymų komponentai, pėdsakus.

Šio eksperimento sėkmė prisidėjo prie to, kad kiti tyrėjai toliau tyrinėtų organinių molekulių kilmę. Pridėjus Millerio ir Urey protokolo modifikacijas, buvo atkurtos dvidešimt žinomų aminorūgščių.

Taip pat galėtų būti generuojami nukleotidai, kurie yra pagrindiniai genetinės medžiagos elementai: DNR (dezoksiribonukleino rūgštis) ir RNR (ribonukleino rūgštis).

Svarba

Eksperimentu pavyko eksperimentiškai patikrinti organinių molekulių atsiradimą ir pasiūlytas gana patrauklus scenarijus, galintis paaiškinti galimą gyvybės kilmę.

Tačiau sukuriama įgimta dilema, nes DNR molekulė reikalinga baltymų ir RNR sintezei. Atminkime, kad centrinėje biologijos dogmoje teigiama, kad DNR yra perrašoma į RNR, o tai yra perrašoma baltymams (yra žinomos šios prielaidos išimtys, pavyzdžiui, retrovirusai).

Taigi kaip šios biomolekulės formuojamos iš jų monomerų (aminorūgščių ir nukleotidų) be DNR?

Laimei, ribozimų atradimas sugebėjo išaiškinti šį akivaizdų paradoksą. Šios molekulės yra katalitinės RNR. Tai išsprendžia problemą, nes ta pati molekulė gali katalizuoti ir pernešti genetinę informaciją. Štai kodėl egzistuoja primityvaus RNR pasaulio hipotezė.

Ta pati RNR gali daugintis pati ir dalyvauti formuojant baltymus. DNR gali patekti antriniu būdu ir būti parinkta kaip paveldima RNR molekulė.

Šis faktas gali atsirasti dėl kelių priežasčių, daugiausia dėl to, kad DNR yra mažiau reaktyvi ir stabilesnė nei RNR.

Išvados

Pagrindinę šio eksperimentinio projekto išvadą galima apibendrinti tokiu teiginiu: sudėtingos organinės molekulės gali kilti iš paprastesnių neorganinių molekulių, jei jos yra veikiamos tariamos primityvios atmosferos sąlygomis, tokiomis kaip aukšta įtampa, ultravioletinė spinduliuotė ir maža. deguonies kiekis.

Be to, buvo rasta kai kurių neorganinių molekulių, kurios yra idealūs kandidatai tam tikrų aminorūgščių ir nukleotidų susidarymui.

Eksperimentas leidžia mums stebėti, kaip galėjo būti gyvų organizmų statybiniai blokai, darant prielaidą, kad primityvi aplinka atitiko aprašytas išvadas.

Labai tikėtina, kad pasaulis iki gyvybės atsiradimo turėjo daugiau ir sudėtingesnių komponentų nei tie, kuriuos naudojo Milleris.

Siūlyti gyvybės kilmę, pradedant nuo tokių paprastų molekulių, atrodo neprotinga, Milleris sugebėjo tai patvirtinti subtiliu ir išradingu eksperimentu.

Eksperimento kritika

Vis dar diskutuojama ir nesutariama dėl šio eksperimento rezultatų ir apie tai, kaip atsirado pirmosios ląstelės.

Šiuo metu manoma, kad komponentai, kuriuos Milleris naudojo formuodami primityvią atmosferą, neatitiko jos realybės. Modernesnis vaizdas vulkanams suteikia svarbų vaidmenį ir siūlo dujoms, kurias šios struktūros gamina mineralais.

Taip pat buvo suabejota pagrindiniu Millerio eksperimento dalyku. Kai kurie tyrinėtojai mano, kad atmosfera turėjo mažai įtakos gyvų organizmų kūrimuisi.

Nuorodos

1. „Bada“, J. L., „Cleaves“, HJ (2015). Ab initio modeliavimas ir Millero prebiotinio sintezės eksperimentas. Nacionalinės mokslų akademijos leidiniai, 112 (4), E342 – E342.
2. Campbell, NA (2001). Biologija: sąvokos ir santykiai. „Pearson Education“.
3. Cooperis, G.J., Surmanas, AJ, McIveris, J., Colonas - Santosas, SM, Gromski, PS, Buchwald, S.,… ir Cronin, L. (2017). Milleris - Urey kibirkštinio išmetimo eksperimentai deuterio pasaulyje. Angewandte Chemie, 129 (28), 8191-8194.
4. Parker, ET, Cleaves, JH, Burton, AS, Glavin, DP, Dworkin, JP, Zhou, M.,… & Fernández, FM (2014). Millerio-Urey eksperimentų atlikimas. Vizualizuotų eksperimentų žurnalas: JoVE, (83).
5. Sadava, D., & Purves, WH (2009). Gyvenimas: Biologijos mokslas. Panamerican Medical Ed.