- Ennen Miller ja Urey: Historiallinen näkökulma
- Mistä se koostui?
- tulokset
- Merkitys
- johtopäätökset
- Kokeen kritiikki
- Viitteet
Miller ja Urey koe koostuu tuotanto orgaanisten molekyylien yksinkertaisempia epäorgaanisia molekyylejä lähtöaineena tietyissä olosuhteissa. Kokeen tavoitteena oli luoda uudelleen planeetan Maapallon muinaiset olosuhteet.
Mainitun virkistyksen tarkoituksena oli varmistaa biomolekyylien mahdollinen alkuperä. Itse asiassa simulaatiolla saatiin aikaan eläville organismeille välttämättömien molekyylien - kuten aminohappojen ja nukleiinihappojen - tuotanto.
Ennen Miller ja Urey: Historiallinen näkökulma
Elämän alkuperän selittäminen on aina ollut intensiivisesti keskusteltu ja kiistanalainen aihe. Renessanssin aikana uskottiin, että elämä sai alkunsa yhtäkkiä ja tyhjästä. Tämä hypoteesi tunnetaan spontaanina sukupolvena.
Myöhemmin tutkijoiden kriittinen ajattelu alkoi itää ja hypoteesi hylättiin. Alussa esitetty kysymys jäi kuitenkin epäselväksi.
Aikakauden tutkijat käyttivät 1920-luvulla termiä "alkeiskeitto" kuvaamaan hypoteettista valtameriympäristöä, josta elämä todennäköisesti syntyi.
Ongelmana oli ehdottaa loogista alkuperää biomolekyyleille, jotka tekevät mahdolliseksi elämän (hiilihydraatit, proteiinit, lipidit ja nukleiinihapot) epäorgaanisista molekyyleistä.
Jo 1950-luvulla, ennen Miller- ja Urey-kokeita, ryhmä tutkijoita onnistui syntetisoimaan muurahaishappoa hiilidioksidista. Tämä valtava löytö julkaistiin arvostetussa Science-lehdessä.
Mistä se koostui?
Vuoteen 1952 mennessä Stanley Miller ja Harold Urey suunnittelivat kokeellisen protokollan primitiivisen ympäristön simuloimiseksi nerokassa järjestelmässä, jonka lasiputket ja elektrodit olivat omat rakenteeltaan.
Järjestelmä koostui vesipullosta, joka oli analoginen primitiivisen valtameren kanssa. Yhdistetty tähän pulloon oli toinen oletetun prebioottisen ympäristön komponenteista.
Miller ja Urey käytettiin seuraavissa suhteissa luoda sen: 200 mmHg metaanin (CH 4), 100 mmHg vety (H 2), 200 mmHg ammoniakkia (NH 3), ja 200 ml vettä (H 2 O).
Järjestelmässä oli myös lauhdutin, jonka tehtävänä oli jäähdyttää kaasuja kuten sade yleensä tekisi. Samoin he integroivat kaksi elektrodia, jotka kykenevät tuottamaan suuria jännitteitä, tarkoituksenaan luoda erittäin reaktiivisia molekyylejä, jotka edistäisivät monimutkaisten molekyylien muodostumista.
Nämä kipinät pyrkivät simuloimaan mahdollisia salamanpultteja ja salamaa prebioottisesta ympäristöstä. Laite päättyi U-muotoiseen osaan, joka esti höyryn liikkumasta vastakkaiseen suuntaan.
Koe sai sähköiskuja viikon ajan, samalla kun vettä lämmitettiin. Lämmitysprosessi simuloi aurinkoenergiaa.
tulokset
Ensimmäiset päivät koeseos oli täysin puhdas. Päivien kuluessa seos alkoi saada punertavan väristä. Kokeen lopussa tämä neste sai voimakkaan punaisen melkein ruskean värin ja sen viskositeetti kasvoi huomattavasti.
Koe saavutti päätavoitteensa ja monimutkaiset orgaaniset molekyylit syntyivät varhaisen ilmakehän hypoteettisista komponenteista (metaani, ammoniakki, vety ja vesihöyry).
Tutkijat pystyivät tunnistamaan hiukan aminohappoja, kuten glysiini, alaniini, asparagiinihappo ja amino-n-voihappo, jotka ovat proteiinien pääkomponentit.
Tämän kokeilun menestys auttoi muita tutkijoita jatkamaan orgaanisten molekyylien alkuperän tutkimista. Lisäämällä modifikaatioita Miller- ja Urey-protokollaan, kaksikymmentä tunnettua aminohappoa luotiin uudelleen.
Voitaisiin myös tuottaa nukleotideja, jotka ovat geneettisen materiaalin perustavia rakennuspalikoita: DNA (deoksiribonukleiinihappo) ja RNA (ribonukleiinihappo).
Merkitys
Kokeilu onnistui kokeellisesti todentamaan orgaanisten molekyylien ulkonäön ja ehdotti melko houkuttelevaa skenaariota elämän mahdollisen alkuperän selittämiseksi.
Kuitenkin syntyy luontainen ongelma, koska DNA-molekyyliä tarvitaan proteiini- ja RNA-synteesiin. Muistakaamme, että biologian keskeinen dogma ehdottaa, että DNA transkriptoidaan RNA: hon ja tämä transkriptoidaan proteiineihin (tästä oletuksesta on tunnettuja poikkeuksia, kuten retrovirukset).
Joten miten nämä biomolekyylit muodostetaan niiden monomeereistä (aminohapot ja nukleotidit) ilman DNA: ta?
Onneksi ribotsyymien löytäminen onnistui selventämään tätä ilmeistä paradoksia. Nämä molekyylit ovat katalyyttisiä RNA: ita. Tämä ratkaisee ongelman, koska sama molekyyli voi katalysoida ja kuljettaa geneettistä tietoa. Siksi on olemassa alkeellisen RNA-maailman hypoteesi.
Sama RNA voi replikoitua itseään ja osallistua proteiinien muodostumiseen. DNA voi tulla toissijaisella tavalla ja voidaan valita RNA: n perimämolekyyliksi.
Tämä tosiasia voi ilmetä useista syistä, pääasiassa siksi, että DNA on vähemmän reaktiivinen ja stabiilimpi kuin RNA.
johtopäätökset
Tämän kokeellisen suunnittelun päätelmä voidaan tiivistää seuraavalla väitteellä: monimutkaiset orgaaniset molekyylit voisivat olla peräisin yksinkertaisemmista epäorgaanisista molekyyleistä, jos ne altistetaan oletetun primitiivisen ilmakehän olosuhteille, kuten korkeille jännitteille, ultravioletti säteilylle ja alhaiselle happipitoisuus.
Lisäksi havaittiin joitain epäorgaanisia molekyylejä, jotka ovat ihanteellisia ehdokkaita tiettyjen aminohappojen ja nukleotidien muodostamiseksi.
Kokeen avulla voimme tarkkailla, kuinka elävien organismien rakennuspalikat olisivat voineet olla, olettaen, että primitiivinen ympäristö noudatti kuvattuja päätelmiä.
On hyvin todennäköistä, että elämässä ennen maailmaa oli enemmän ja monimutkaisempia komponentteja kuin Millerin käyttämät.
Vaikka vaikuttaa mahdotonta ehdottaa elämän alkuperää sellaisista yksinkertaisista molekyyleistä lähtien, Miller kykeni varmistamaan sen hienovaraisella ja nerokkaalla kokeilulla.
Kokeen kritiikki
Tämän kokeilun tuloksista ja siitä, miten ensimmäiset solut syntyivät, on edelleen keskusteluja ja kiistoja.
Tällä hetkellä uskotaan, että komponentit, joita Miller käytti primitiivisen ilmapiirin muodostamiseen, eivät vastanneet sen todellisuutta. Nykyaikaisempi näkemys antaa tulivuorille tärkeän roolin ja ehdottaa, että näiden rakenteiden kaasut tuottavat mineraaleja.
Millerin kokeen avainkysymys on myös asetettu kyseenalaiseksi. Joidenkin tutkijoiden mielestä ilmakehällä oli vain vähän vaikutusta elävien organismien syntyyn.
Viitteet
- Bada, JL, ja Cleaves, HJ (2015). Ab initio -simulaatiot ja Millerin prebioottisen synteesikoe. Kansallisen tiedeakatemian julkaisut, 112 (4), E342-E342.
- Campbell, NA (2001). Biologia: Käsitteet ja suhteet. Pearson koulutus.
- Cooper, GJ, Surman, AJ, McIver, J., Colón - Santos, SM, Gromski, PS, Buchwald, S.,… ja Cronin, L. (2017). Miller - Ureyn kipinäpurkauskokeet deuteriummaailmassa. Angewandte Chemie, 129 (28), 8191-8194.
- Parker, ET, Cleaves, JH, Burton, AS, Glavin, DP, Dworkin, JP, Zhou, M.,… ja Fernández, FM (2014). Miller-Ureyn kokeiden suorittaminen. Lehti visualisoiduista kokeista: JoVE, (83).
- Sadava, D., & Purves, WH (2009). Elämä: Biologian tiede. Panamerican Medical Ed.