Експеримент Міллера і Урі в тому, що він складався, важливість і висновки



The Експеримент Міллера і Юрі воно полягає у виробництві органічних молекул з використанням більш простих неорганічних молекул в якості вихідного матеріалу при певних умовах. Метою експерименту було відтворення родових умов планети Земля.

Метою цього відпочинку було перевірити можливе походження біомолекул. Дійсно, моделювання досягло виробництва молекул - як амінокислот і нуклеїнових кислот - необхідних для живих організмів.

Індекс

  • 1 Перед Міллером і Урі: історична перспектива
  • 2 З чого вона складалася??
  • 3 Результати
  • 4 Важливість
  • 5 Висновки
  • 6 Критики експерименту
  • 7 Посилання

Перед Міллером і Урі: історична перспектива

Пояснення походження життя завжди було інтенсивно дискутованою і суперечливою темою. В епоху Відродження вважалося, що життя виникло раптово і з нічого. Ця гіпотеза відома як спонтанна генерація.

Згодом критичне мислення вчених почало проростати і гіпотеза була відкинута. Однак питання, поставлене на початку, залишалося розмитим.

У 1920-ті роки вчені використовували термін "первинний суп" для опису гіпотетичного океанічного середовища, в якому, ймовірно, виникло життя.

Проблема полягала в тому, щоб запропонувати логічне походження біомолекул, які роблять можливим життя (вуглеводи, білки, ліпіди та нуклеїнові кислоти) з неорганічних молекул.

Вже в 50-х роках, до експериментів Міллера і Юрі, групі вчених вдалося синтезувати мурашину кислоту з вуглекислого газу. Це грізне відкриття було опубліковано в престижному журналі Наука.

З чого вона складалася??

До 1952 року Стенлі Міллер і Гарольд Юрі розробили експериментальний протокол для імітації примітивного середовища в геніальній системі скляних трубок і електродів, побудованих самі по собі..

Система складалася з колби з водою, аналогічної примітивному океану. До цієї колби приєднали інший компонент з передбачуваним пребіотичним середовищем.

Міллер і Урі використали такі пропорції, щоб відтворити його: 200 мм рт.ст. метану (СН4), 100 мм рт.ст. водню (Н2), 200 мм рт.ст. аміаку (NH3) і 200 мл води (Н2O).

У системі також був конденсатор, завданням якого було охолоджувати гази, як правило, дощ. Крім того, вони об'єднали два електроди, здатні виробляти високі напруги, з метою створення високореактивних молекул, які протикують утворення складних молекул.

Ці іскри прагнули імітувати можливі промені і освітлення пребіотичного середовища. Пристрій закінчився у формі "U", що перешкоджало руху пари в протилежному напрямку.

Експеримент отримував електричні удари протягом тижня, одночасно з нагріванням води. Процес нагрівання імітував сонячну енергію.

Результати

Перші дні суміші експерименту були абсолютно чистими. Протягом цих днів суміш почала перетворюватися в червонуватий колір. Наприкінці експерименту ця рідина мала інтенсивний червоний колір майже коричневого кольору, і його в'язкість помітно зросла.

Експеримент досяг своєї основної мети, а складні органічні молекули були отримані з гіпотетичних компонентів примітивної атмосфери (метан, аміак, водень і водяна пара)..

Дослідники змогли визначити сліди амінокислот, таких як гліцин, аланін, аспарагінова кислота і аміно-н-масляна кислота, які є основними компонентами білків.

Успіх цього експерименту сприяв тому, що інші дослідники продовжували вивчати походження органічних молекул. Додавши модифікації протоколу Міллера і Юрі, нам вдалося відтворити двадцять відомих амінокислот.

Також було можливим генерувати нуклеотиди, які є основними будівельними блоками генетичного матеріалу: ДНК (дезоксирибонуклеїнова кислота) і РНК (рибонуклеїнова кислота).

Значення

Експериментально експеримент показав появу органічних молекул і запропонував досить привабливий сценарій для пояснення можливого походження життя.

Проте створюється притаманна дилема, оскільки молекула ДНК необхідна для синтезу білків і РНК. Нагадаємо, що центральна догма біології припускає, що ДНК транскрибується в РНК, і це транскрибується в білки (винятки, як відомо, в цьому приміщенні, такі як ретровіруси).

Отже, як ці біомолекули утворюються з їх мономерів (амінокислот і нуклеотидів) без присутності ДНК?

На щастя, відкриття рібозімів вдалося прояснити цей очевидний парадокс. Ці молекули є каталітичними РНК. Це вирішує проблему, оскільки одна і та ж молекула може каталізувати і нести генетичну інформацію. Тому існує примітивна світова гіпотеза РНК.

Така ж РНК може реплікуватися і брати участь у формуванні білків. ДНК могла вдруге прийти і бути обрана як молекула успадкування на РНК.

Це може статися з кількох причин, головним чином тому, що ДНК менш реактивна і більш стабільна, ніж РНК.

Висновки

Основний висновок цієї експериментальної конструкції можна підсумувати наступним твердженням: складні органічні молекули можуть походити з більш простих неорганічних молекул, якщо вони піддаються умовам передбачуваної примітивної атмосфери, такі як високі напруги, ультрафіолетове випромінювання та низька вміст кисню.

Крім того, були виявлені деякі неорганічні молекули, які є ідеальними кандидатами для утворення певних амінокислот і нуклеотидів.

Експеримент дозволяє спостерігати, як можна було б створити блоки живих організмів, припускаючи, що примітивне середовище відповідає описаним висновкам..

Цілком імовірно, що світ перед появою життя мав компоненти більше чисел і складних, ніж ті, які використовував Міллер.

Хоча здається неправдоподібним запропонувати походження життя на основі таких простих молекул, Міллер міг би довести це за допомогою тонкого і геніального експерименту..

Критики експерименту

До цих пір є дискусії та суперечки про результати цього експерименту та про те, як виникли перші клітини.

В даний час вважається, що компоненти, які Міллер використовував для формування примітивної атмосфери, не відповідають його реальності. Більш сучасне бачення дає вулканам важливу роль і пропонує гази, які ці структури виробляють мінералами.

Ключовий момент експерименту Міллера також був поставлений під сумнів. Деякі дослідники вважають, що атмосфера мало впливала на створення живих організмів.

Список літератури

  1. Bada, J.L. & Cleaves, H.J. (2015). Ab initio моделювання та експеримент пробіотичного синтезу Міллера. Праці Національної академії наук, 112(4), E342-E342.
  2. Кемпбелл, Н. А. (2001). Біологія: Поняття та відносини. Освіта Пірсона.
  3. Cooper, G.J., Surman, A.J., McIver, J., Colon-Santos, S.M., Gromski, P.S., Buchwald, S., ... & Cronin, L. (2017). Експерименти з іскрового розряду Міллера-Урі в світі дейтерію. 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). Проведення експериментів Міллера-Урея. Журнал візуалізованих експериментів: JoVE, (83).
  5. Sadava, D., & Purves, W.H. (2009). Життя: наука біології. Ed. Panamericana Medical.