Експериментът на Милър и Ури в какво се състои, значение и заключения



на Експериментът на Милър и Ури той се състои в производството на органични молекули, използвайки по-прости неорганични молекули като изходен материал при определени условия. Целта на експеримента е да пресъздаде наследствените условия на планетата Земя.

Намерението на тази почивка е да провери възможния произход на биомолекулите. Всъщност, симулацията постигна производството на молекули - като аминокиселини и нуклеинови киселини - от съществено значение за живите организми.

индекс

  • 1 Преди Милър и Ури: историческа перспектива
  • 2 От какво се състоеше??
  • 3 Резултати
  • 4 Значение
  • 5 Заключения
  • 6 Критиките към експеримента
  • 7 Препратки

Преди Милър и Ури: историческа перспектива

Обяснението за произхода на живота винаги е било силно обсъждана и противоречива тема. През Възраждането се смяташе, че животът произхожда внезапно и от нищо. Тази хипотеза е известна като спонтанна генерация.

Впоследствие критичното мислене на учените започва да покълва и хипотезата се отхвърля. Въпросът, поставен в началото обаче, остава дифузен.

През 20-те години на ХХ век учените използват термина "първична супа", за да опишат хипотетична океанска среда, в която животът вероятно е възникнал.

Проблемът е в предлагането на логичен произход на биомолекулите, които правят живота възможен (въглехидрати, протеини, липиди и нуклеинови киселини) от неорганични молекули.

Още през 50-те години, преди експериментите на Милър и Ури, група учени успяха да синтезират мравчена киселина от въглероден диоксид. Това страхотно откритие бе публикувано в престижното списание наука.

От какво се състои??

До 1952 г. Стенли Милър и Харолд Ури разработиха експериментален протокол за симулиране на примитивна среда в гениална система от стъклени тръби и електроди, построени от самите тях..

Системата беше оформена от колба с вода, аналогична на примитивния океан. Свързана с тази колба е друга с компонентите на предполагаемата пребиотична среда.

Милър и Ури използват следните пропорции, за да го пресъздадат: 200 mmHg метан (CH4), 100 mmHg водород (Н2), 200 mmHg амоняк (NH3) и 200 ml вода (Н2О).

Системата също имаше кондензатор, чиято задача беше да охлажда газовете, както обикновено се прави от дъжда. По същия начин, те са интегрирали два електрода, способни да произвеждат високи напрежения, с цел създаване на силно реактивни молекули, които умират образуването на сложни молекули..

Тези искри се стремят да симулират възможните лъчи и мълния на пребиотичната среда. Устройството завършва с "U" -образна част, която предотвратява движението на парата в обратна посока.

Експериментът получава електрически шокове за една седмица, в същото време, когато водата се нагрява. Процесът на отопление симулира слънчевата енергия.

резултати

Първите дни сместа от експеримента беше напълно чиста. В течение на дните сместа започва да се превръща в червеникав цвят. В края на експеримента тази течност придобива интензивен червен цвят почти кафяв, а вискозитетът му се увеличава значително.

Експериментът постигна основните си цели и сложните органични молекули бяха генерирани от хипотетичните компоненти на примитивната атмосфера (метан, амоняк, водород и водна пара)..

Изследователите са могли да идентифицират следи от аминокиселини, като глицин, аланин, аспартанова киселина и амино-n-маслена киселина, които са основните компоненти на протеините..

Успехът на този експеримент допринесе за това, че други изследователи продължават да изследват произхода на органичните молекули. Чрез добавяне на модификации към протокола на Милър и Ури, успяхме да пресъздадем двайсетте известни аминокиселини.

Възможно е също да се генерират нуклеотиди, които са основните градивни елементи на генетичния материал: ДНК (дезоксирибонуклеинова киселина) и РНК (рибонуклеинова киселина).

важност

Експериментално експериментът е доказал появата на органични молекули и предлага доста привлекателен сценарий, за да обясни възможния произход на живота.

Въпреки това, създава се присъща дилема, тъй като ДНК молекулата е необходима за синтеза на протеини и РНК. Припомнете си, че централната догма на биологията предполага, че ДНК е транскрибирана към РНК и тя се транскрибира в протеини (изключения са известни на тази предпоставка, като например ретровируси).

И така, как се образуват тези биомолекули от техните мономери (аминокиселини и нуклеотиди) без присъствието на ДНК?

За щастие откритието на рибозимите успя да изясни този очевиден парадокс. Тези молекули са каталитична РНК. Това решава проблема, тъй като същата молекула може да катализира и да носи генетична информация. Ето защо има примитивна РНК световна хипотеза.

Същата РНК може да се възпроизведе и да участва в образуването на протеини. ДНК може да дойде вторично и да бъде избрана като молекула на наследяване на РНК.

Това може да се случи по няколко причини, главно защото ДНК е по-малко реактивна и по-стабилна от РНК.

заключения

Основният извод на този експериментален проект може да бъде обобщен със следното твърдение: сложните органични молекули могат да произхождат от по-прости неорганични молекули, ако са изложени на условията на предполагаемата примитивна атмосфера, като например високо напрежение, ултравиолетово лъчение и ниско ниво. съдържание на кислород.

Освен това бяха открити някои неорганични молекули, които са идеални кандидати за образуването на някои аминокиселини и нуклеотиди.

Експериментът ни позволява да наблюдаваме как би могло да бъде създаването на блоковете от живи организми, ако приемем, че примитивната среда съответства на описаните заключения..

Много е вероятно светът преди появата на живота да има компоненти повече и по-сложни от използваните от Милър.

Въпреки че изглежда неправдоподобно да се предложи произходът на живота на базата на такива прости молекули, Милър може да го докаже с фин и гениален експеримент..

Критиците на експеримента

Все още има дебати и противоречия относно резултатите от този експеримент и как произлизат първите клетки.

Понастоящем се смята, че компонентите, които Милър използва, за да формират примитивната атмосфера, не съответстват на действителността му. По-модерна визия дава на вулканите важна роля и предлага газовете, които тези структури произвеждат минерали.

Ключов момент в експеримента на Милър също е поставен под въпрос. Някои изследователи смятат, че атмосферата има малко влияние върху създаването на живи организми.

препратки

  1. Bada, J.L. & Cleaves, H.J. (2015). Ab initio симулации и експеримент за пребиотичен синтез на Милър. Известия на Националната академия на науките, 112(4), E342-E342.
  2. Кембъл, Н. А. (2001). Биология: Концепции и взаимоотношения. Образование в Пиърсън.
  3. Cooper, G.J., Surman, A.J., McIver, J., Colon-Santos, S.M., Gromski, P.S., Buchwald, S., ... & Cronin, L. (2017). Експерименти на Милър-Ури със светещ разряд в света на деутериума. 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). Провеждане на експерименти на Милър-Ури. Вестник на визуализираните експерименти: JoVE, (83).
  5. Sadava, D., & Purves, W.H. (2009). Живот: Науката за биологията. Ed. Panamericana Medical.