MILLER ÉS UREY KÍSÉRLET: LEÍRÁS ÉS FONTOSSÁG - BIOLÓGIA - 2026

A Miller és Urey kísérlet szerves molekulák előállításából áll, egyszerűbb szervetlen molekulák felhasználásával kiindulási anyagként, bizonyos körülmények között. A kísérlet célja a Föld bolygó ősi körülményeinek helyreállítása volt.

Az említett kikapcsolódás célja a biomolekulák lehetséges eredetének ellenőrzése. Valójában a szimuláció az élő szervezetek számára nélkülözhetetlen molekulák - például aminosavak és nukleinsavak - előállítását érte el.

Miller és Urey előtt: történelmi perspektíva

Az élet eredetének magyarázata mindig is intenzív vita és ellentmondásos téma volt. A reneszánsz alatt azt hitték, hogy az élet hirtelen és a semmiből származik. Ezt a hipotézist spontán generációnak nevezik.

Később a tudósok kritikai gondolkodása csírázni kezdett, és a hipotézist elvetették. Az elején feltett kérdés azonban továbbra sem világos.

Az 1920-as években a korabeli tudósok az "ősi leves" kifejezést használtak egy hipotetikus óceáni környezet leírására, amelyből valószínűleg az élet származik.

A probléma az volt, hogy javasoljuk a biomolekulák logikus eredetét, amelyek szervetlen molekulákból lehetővé teszik az életet (szénhidrátok, fehérjék, lipidek és nukleinsavak).

Már az 1950-es években, Miller és Urey kísérleteket megelőzően, egy tudóscsoportnak sikerült hangyasavat szintetizálni a szén-dioxidból. Ezt a félelmetes felfedezést a tekintélyes Science folyóiratban tették közzé.

Miből állt?

1952-re Stanley Miller és Harold Urey kísérleti protokollt készített egy primitív környezet szimulálására egy ötletes üvegcsövek és saját elektródák rendszerében.

A rendszer egy vízlombikból állt, amely hasonló volt a primitív óceánhoz. A lombikhoz csatlakoztatva volt egy másik állítólagos prebiotikus környezet összetevője.

Miller és Urey használt a következő arányok újra azt: 200 Hgmm metán (CH ₄), 100 Hgmm hidrogén (H ₂), 200 Hgmm ammónia (NH ₃), és 200 ml vízzel (H ₂ O).

A rendszernek kondenzátora is volt, amelynek feladata a gázok hűtése volt, mint általában az eső. Hasonlóképpen, integráltak két elektródát, amelyek képesek nagy feszültségeket előállítani, azzal a céllal, hogy erősen reaktív molekulákat hozzanak létre, amelyek elősegítik a komplex molekulák képződését.

Ezek a szikrák a villámcsavarok és a villámlás szimulálására törekedtek az prebiotikus környezetből. A készülék egy „U” alakú részen végződött, amely megakadályozta a gőz visszafordulását.

A kísérlet egy hétig áramütést kapott, ugyanakkor a vizet melegítették. A fűtési folyamat szimulálta a napenergiát.

Eredmények

Az első napokban a kísérleti keverék teljesen tiszta volt. A nap folyamán a keverék vörösesre vált. A kísérlet végén ez a folyadék intenzív vörös, majdnem barna színűvé vált, viszkozitása jelentősen megnőtt.

A kísérlet elérte a fő célját, és a korai atmoszféra feltételezett összetevőiből (metán, ammónia, hidrogén és vízgőz) összetett szerves molekulákat állítottak elő.

A kutatók képesek voltak azonosítani az aminosavak nyomait, mint például a glicin, alanin, aszparaginsav és amino-n-vajsav, amelyek a fehérjék fő alkotóelemei.

A kísérlet sikere hozzájárult ahhoz, hogy más kutatók továbbra is feltárják a szerves molekulák eredetét. A Miller és Urey protokoll módosításának hozzáadásával a húsz ismert aminosavat újra létrehoztuk.

Nukleotidok is előállíthatók, amelyek a genetikai anyag alapvető építőkövei: DNS (dezoxiribonukleinsav) és RNS (ribonukleinsav).

fontosság

A kísérletnek sikerült kísérletileg igazolnia a szerves molekulák megjelenését, és egy nagyon vonzó forgatókönyvet javasolt az élet lehetséges eredetének magyarázata céljából.

Ugyanakkor egy veleszületett dilemmát hoznak létre, mivel a DNS-molekula szükséges a fehérje- és RNS-szintézishez. Ne felejtsük el, hogy a biológia központi dogmája azt javasolja, hogy a DNS-t átírják az RNS-re, és ezt átírják a fehérjékre (ezen előfeltétel ismert kivételek, például a retrovírusok).

Tehát hogyan alakulnak ezek a biomolekulák monomereikből (aminosavak és nukleotidok) DNS jelenléte nélkül?

Szerencsére a ribozimok felfedezése sikerült tisztázni ezt a látszólagos paradoxont. Ezek a molekulák katalitikus RNS-ek. Ez megoldja a problémát, mivel ugyanaz a molekula képes katalizálni és hordozni a genetikai információkat. Ezért van a hipotézis a primitív RNS-világról.

Ugyanaz az RNS képes replikálni magát és részt venni a fehérjék képződésében. A DNS szekunder módon jöhet létre, és az RNS felett öröklődés molekulájaként választható ki.

Ez a tény több okból is felmerülhet, főként azért, mert a DNS kevésbé reaktív és stabilabb, mint az RNS.

Következtetések

Ennek a kísérleti tervnek a fő következtetése a következő megállapítással foglalható össze: az összetett szerves molekulák egyszerűbb szervetlen molekulákból származhatnak, ha az állítólagos primitív légkör olyan feltételeinek vannak kitéve, mint például nagy feszültség, ultraibolya sugárzás és alacsony oxigéntartalom.

Ezenkívül találtak néhány szervetlen molekulát, amelyek ideális jelöltek bizonyos aminosavak és nukleotidok képződéséhez.

A kísérlet lehetővé teszi, hogy megfigyeljük, hogy az élő szervezetek építőkövei lehessenek, feltételezve, hogy az primitív környezet megfelel a leírt következtetéseknek.

Nagyon valószínű, hogy az élet megjelenése előtti világban sokkal összetettebb és összetettebb összetevők voltak, mint amit Miller használt.

Hihetetlennek tűnik az élet eredetének javaslata ilyen egyszerű molekulákból kiindulva, Miller képes volt ezt egy finom és ötletes kísérlettel igazolni.

A kísérlet kritikája

Még mindig vannak viták és viták e kísérlet eredményeiről és arról, hogy az első sejtek hogyan származnak.

Jelenleg úgy gondolják, hogy azok a komponensek, amelyeket Miller használt a primitív légkör kialakításához, nem egyeztek meg annak valóságával. A korszerűbb nézet fontos szerepet játszik a vulkánokon, és azt javasolja, hogy ezeknek a szerkezeteknek a gázai ásványokat állítsanak elő.

Miller kísérletének kulcsfontosságú pontját szintén megkérdőjelezték. Egyes kutatók szerint a légkör kevés hatással volt az élő szervezetek kialakulására.

Irodalom

1. Bada, JL, és Cleaves, HJ (2015). Ab initio szimulációk és a Miller prebiotikus szintézis kísérlet. A Nemzeti Tudományos Akadémia folyóiratai, 112 (4), E342-E342.
2. Campbell, NA (2001). Biológia: Fogalmak és kapcsolatok. Pearson oktatás.
3. Cooper, GJ, Surman, AJ, McIver, J., Colón - Santos, SM, Gromski, PS, Buchwald, S.,… és Cronin, L. (2017). Miller - Urey szikrakisüléses kísérletek a deutérium világában. Angewandte Chemie, 129 (28), 8191-8194.
4. Parker, ET, Cleaves, JH, Burton, AS, Glavin, DP, Dworkin, JP, Zhou, M.,… és Fernández, FM (2014). Miller-Urey kísérletek végzése. A megjelenített kísérletek naplója: JoVE, (83).
5. Sadava, D., & Purves, WH (2009). Élet: A biológia tudománya. Panamerican Medical Ed.