- Abans de Miller i Urey: perspectiva històrica
- En què va consistir?
- resultats
- importància
- conclusions
- Crítiques a l'experiment
- referències
El experiment de Miller i Urey consisteix en la producció de molècules orgàniques utilitzant com a material de partida molècules inorgàniques més simples sota certes condicions. L'objectiu de l'experiment va ser recrear les condicions ancestrals de l'planeta Terra.
La intenció d'aquesta recreació era verificar el possible origen de les biomolècules. Efectivament, la simulació va aconseguir la producció de molècules -com aminoàcids i àcids nucleics- indispensables per als organismes vius.
Abans de Miller i Urey: perspectiva històrica
L'explicació d'l'origen de la vida sempre ha estat un tòpic intensament debatut i controversial. Durant el Renaixement es creia que la vida s'originava sobtadament i del no-res. A aquesta hipòtesi se li coneix com a generació espontània.
Posteriorment, el pensament crític dels científics va començar a germinar i la hipòtesi va ser descartada. No obstant això, la incògnita plantejada a el principi romania difusa.
A la dècada dels 20 els científics de l'època usaven el terme "sopa primordial" per descriure un ambient hipotètic oceànic en el qual, probablement, va tenir origen la vida.
El problema estava en proposar un origen lògic de les biomolècules que fan possible la vida (carbohidrats, proteïnes, lípids i àcids nucleics) a partir de molècules inorgàniques.
Ja en els anys 50, previ als experiment de Miller i Urey, un grup de científics va aconseguir sintetitzar àcid fòrmic a partir de diòxid de carboni. Aquest formidable descobriment va ser publicat a la prestigiosa revista Science.
En què va consistir?
Per a l'any 1952, Stanley Miller i Harold Urey van dissenyar un protocol experimental per simular un ambient primitiu en un enginyós sistema de tubs de vidre i elèctrodes construït per ells mateixos.
El sistema estava format d'un matràs amb aigua, anàleg a l'oceà primitiu. Connectat a aquest matràs hi havia un altre amb els components de l'suposat ambient prebiòtic.
Miller i Urey van usar les següents proporcions per recrear-: 200 mmHg de metà (CH 4), 100 mmHg d'hidrogen (H 2), 200 mmHg d'amoníac (NH 3) i 200 ml d'aigua (H 2 O).
El sistema també comptava amb un condensador, la tasca era refredar els gasos com normalment ho faria la pluja. Igualment, van integrar dos elèctrodes capaços de produir alts voltatges, amb l'objectiu de crear molècules altament reactives que propiciaren la formació de molècules complexes.
Aquestes espurnes buscaven simular els possibles llamps i llampecs de l'ambient prebiòtic. L'aparell acabava en una part en forma d ' "U" que evitava que el vapor viatgés en sentit invers.
L'experiment va rebre descàrregues elèctriques per una setmana, a el mateix temps que l'aigua s'escalfava. El procés d'escalfament simulava l'energia solar.
resultats
Els primers dies la barreja de l'experiment era totalment neta. Amb el transcurs dels dies, la barreja va començar a prendre un color vermellós. A l'acabar l'experiència aquest líquid va prendre un color vermell intens gairebé marró i la seva viscositat va augmentar notablement.
L'experiment va aconseguir el seu objectiu principal i es van generar molècules orgàniques complexes a partir dels components hipotètics de l'atmosfera primitiva (metà, amoníac, hidrogen i vapor d'aigua).
Els investigadors van aconseguir identificar traces d'aminoàcids, com glicina, alanina, àcid aspàrtic i àcid amino-n-butíric, els quals són els components principals de les proteïnes.
L'èxit d'aquest experiment va contribuir a que altres investigadors seguissin explorant l'origen de les molècules orgàniques. Afegint modificacions a el protocol de Miller i Urey, es van aconseguir recrear els vint aminoàcids coneguts.
També es van poder generar nucleòtids, que són els blocs fonamentals de l'material genètic: ADN (àcid desoxiribonucleic) i ARN (àcid ribonucleic).
importància
L'experiment va aconseguir comprovar experimentalment l'aparició de molècules orgàniques i proposa un escenari força atractiu per explicar l'possible l'origen de la vida.
No obstant això, es crea un dilema inherent, ja que per a la síntesi de proteïnes i ARN és necessari la molècula ADN. Recordem que el dogma central de la biologia proposa que l'ADN es transcriu a ARN i aquest es transcriu a proteïnes (es coneixen excepcions a aquesta premissa, com els retrovirus).
Llavors, com es formen aquestes biomolècules a partir dels seus monòmers (aminoàcids i nucleòtids) sense la presència d'ADN?
Afortunadament, el descobriment dels ribozims va aconseguir aclarir aquesta aparent paradoxa. Aquestes molècules són ARN catalítics. Això resol el problema ja que la mateixa molècula pot catalitzar i portar informació genètica. És per això que existeix la hipòtesi del món d'ARN primitiu.
El mateix ARN pot replicar-se a si mateix i participar en la formació de proteïnes. L'ADN vaig poder venir de manera secundària i ser seleccionat com a molècula de l'herència sobre l'RNA.
Aquest fet va poder passar per diverses raons, principalment perquè l'ADN és menys reactiu i més estable que l'ARN.
conclusions
La conclusió principal d'aquest disseny experimental es pot resumir amb la següent afirmació: les molècules orgàniques complexes van poder tenir el seu origen a partir de molècules inorgàniques més simples, si són exposades a les condicions de la suposada atmosfera primitiva com a alts voltatges, radiació ultraviolada i sota contingut d'oxigen.
A més, es van trobar algunes molècules inorgàniques que són candidates ideals per a la formació de certs aminoàcids i nucleòtids.
L'experiment permet observar com va poder ser la creació dels blocs dels organismes vius, suposant que l'ambient primitiu s'ajustés a les conclusions descrites.
És molt probable que el món abans de l'aparició de la vida comptés amb components més números i complexos que els empleats per Miller.
Encara que sembli inversemblant proposar l'origen de la vida partint de molècules tan simples, Miller va poder comprovar-ho amb un experiment subtil i enginyós.
Crítiques a l'experiment
Encara existeixen debats i controvèrsies sobre els resultats d'aquest experiment i sobre com es van originar les primeres cèl·lules.
Actualment es creu que els components que ús Miller per formar l'atmosfera primitiva no s'ajusten a la realitat de la mateixa. Una visió més moderna atorga als volcans un paper important i proposa que els gasos que aquestes estructures produeixen minerals.
També s'ha posat en dubte un punt clau de l'experiment de Miller. Alguns investigadors pensen que l'atmosfera va tenir poc impacte en la creació dels organismes vius.
referències
- Bada, JL, & Cleaves, HJ (2015). Ab initio simulations and the Miller prebiotic synthesis experiment. Proceedings of the National Academy of Sciences, 112 (4), E342-E342.
- Campbell, NA (2001). Biologia: Conceptes i relacions. Pearson Educació.
- Cooper, GJ, Surman, AJ, McIver, J., Colom-Sants, SM, Gromski, PS, Buchwald, S.,… & Cronin, L. (2017). Miller-Urey Spark-Discharge Experiments in the Deuterium World. Angewandte Chemie, 129 (28), 8191-8194.
- Parker, ET, Cleaves, JH, Burton, AS, Glavin, DP, Dworkin, JP, Zhou, M.,… & Fernández, FM (2014). Conducting Miller-Urey experiments. Journal of visualized experiments: Jové, (83).
- Sadava, D., & Purves, WH (2009). Vida: La ciència de la biologia. Ed. Mèdica Panamericana.