Esperimento di Miller e Urey in ciò che è consistito, l'importanza e le conclusioni

il Esperienza Miller e Urey consiste nella produzione di molecole organiche che utilizzano molecole inorganiche più semplici come materiale di partenza in determinate condizioni. L'obiettivo dell'esperimento era ricreare le condizioni ancestrali del pianeta Terra.

L'intenzione di questa ricreazione era di verificare la possibile origine delle biomolecole. Infatti, la simulazione ha raggiunto la produzione di molecole - come amminoacidi e acidi nucleici - essenziali per gli organismi viventi.

indice

• 1 Prima di Miller e Urey: prospettiva storica
• 2 Che cos'era?
• 3 risultati
• 4 Importanza
• 5 Conclusioni
• 6 Critica dell'esperimento
• 7 riferimenti

Prima di Miller e Urey: prospettiva storica

La spiegazione dell'origine della vita è sempre stata un argomento molto dibattuto e controverso. Durante il Rinascimento si credeva che la vita fosse originata improvvisamente e dal nulla. Questa ipotesi è nota come generazione spontanea.

Successivamente, il pensiero critico degli scienziati iniziò a germinare e l'ipotesi fu scartata. Tuttavia, la domanda posta inizialmente non è chiara.

Negli anni '20, gli scienziati all'epoca usavano il termine "zuppa primordiale" per descrivere un ipotetico ambiente oceanico in cui probabilmente la vita ha avuto origine.

Il problema era nel proporre un'origine logica delle biomolecole che rendono possibile la vita (carboidrati, proteine, lipidi e acidi nucleici) da molecole inorganiche.

Già negli anni '50, prima degli esperimenti di Miller e Urey, un gruppo di scienziati riuscì a sintetizzare l'acido formico dal biossido di carbonio. Questa formidabile scoperta è stata pubblicata sulla prestigiosa rivista Scienza.

Che cosa era?

Nel 1952, Stanley Miller e Harold Urey progettarono un protocollo sperimentale per simulare un ambiente primitivo in un ingegnoso sistema di tubi di vetro ed elettrodi costruiti da loro stessi.

Il sistema era formato da una fiasca con acqua, analogo all'oceano primitivo. Collegato a quella fiasca c'era un altro con i componenti del presunto ambiente prebiotico.

Miller e Urey hanno usato le seguenti proporzioni per ricrearlo: 200 mmHg di metano (CH₄), 100 mmHg di idrogeno (H₂), 200 mmHg di ammoniaca (NH₃) e 200 ml di acqua (H₂O).

Il sistema aveva anche un condensatore, il cui compito era di raffreddare i gas come normalmente farebbe la pioggia. Allo stesso modo, hanno integrato due elettrodi in grado di produrre alte tensioni, con lo scopo di creare molecole altamente reattive che propiziano la formazione di molecole complesse.

Queste scintille cercavano di simulare i possibili raggi e fulmini dell'ambiente prebiotico. Il dispositivo terminava in una parte a forma di "U" che impediva al vapore di viaggiare nella direzione opposta.

L'esperimento ha ricevuto scosse elettriche per una settimana, nello stesso momento in cui l'acqua si è riscaldata. Il processo di riscaldamento ha simulato l'energia solare.

risultati

I primi giorni la miscela dell'esperimento era completamente pulita. Con il passare dei giorni, la miscela cominciò a diventare rossastra. Alla fine dell'esperimento questo liquido assunse un colore rosso intenso quasi marrone e la sua viscosità aumentò notevolmente.

L'esperimento ha raggiunto il suo obiettivo principale e le molecole organiche complesse sono state generate dalle componenti ipotetiche dell'atmosfera primitiva (metano, ammoniaca, idrogeno e vapore acqueo).

I ricercatori sono stati in grado di identificare tracce di amminoacidi, come glicina, alanina, acido aspartico e acido ammino-n-butirrico, che sono i componenti principali delle proteine.

Il successo di questo esperimento ha contribuito ad altri ricercatori che continuano a esplorare l'origine delle molecole organiche. Aggiungendo le modifiche al protocollo Miller e Urey, sono stati ricreati i venti amminoacidi noti.

Era anche possibile generare nucleotidi, che sono i mattoni fondamentali del materiale genetico: DNA (acido desossiribonucleico) e RNA (acido ribonucleico).

importanza

L'esperimento ha dimostrato sperimentalmente l'aspetto delle molecole organiche e propone uno scenario abbastanza allettante per spiegare la possibile origine della vita.

Tuttavia, viene creato un dilemma intrinseco, poiché la molecola di DNA è necessaria per la sintesi di proteine ​​e RNA. Ricordiamo che il dogma centrale della biologia propone che il DNA sia trascritto nell'RNA e questo sia trascritto in proteine ​​(sono note eccezioni a questa premessa, come i retrovirus).

Quindi, come si formano queste biomolecole dai loro monomeri (amminoacidi e nucleotidi) senza la presenza di DNA?

Fortunatamente, la scoperta dei ribozimi è riuscita a chiarire questo apparente paradosso. Queste molecole sono RNA catalitico. Questo risolve il problema poiché la stessa molecola può catalizzare e trasportare informazioni genetiche. Ecco perché esiste l'ipotesi del mondo primitivo dell'RNA.

Lo stesso RNA può replicarsi e partecipare alla formazione delle proteine.Il DNA potrebbe venire in secondo luogo ed essere selezionato come una molecola di ereditarietà su RNA.

Ciò potrebbe verificarsi per diverse ragioni, principalmente perché il DNA è meno reattivo e più stabile dell'RNA.

conclusioni

La conclusione principale di questo disegno sperimentale può essere riassunta con la seguente affermazione: le molecole organiche complesse potrebbero avere la loro origine da molecole inorganiche più semplici, se sono esposte alle condizioni della presunta atmosfera primitiva come alte tensioni, radiazioni ultraviolette e bassa contenuto di ossigeno.

Inoltre, sono state trovate alcune molecole inorganiche che sono i candidati ideali per la formazione di alcuni amminoacidi e nucleotidi.

L'esperimento ci permette di osservare come avrebbe potuto essere la creazione dei blocchi di organismi viventi, supponendo che l'ambiente primitivo si conformasse alle conclusioni descritte.

È molto probabile che il mondo prima dell'apparizione della vita avesse componenti più numerosi e complessi di quelli usati da Miller.

Anche se sembra poco plausibile proporre l'origine della vita sulla base di molecole così semplici, Miller potrebbe dimostrarlo con un esperimento sottile e ingegnoso.

Critici all'esperimento

Ci sono ancora dibattiti e controversie sui risultati di questo esperimento e su come sono nate le prime cellule.

Attualmente si ritiene che i componenti utilizzati da Miller per formare l'atmosfera primitiva non siano conformi alla realtà di esso. Una visione più moderna conferisce ai vulcani un ruolo importante e propone ai gas che queste strutture producono minerali.

Un punto chiave dell'esperimento di Miller è stato anche messo in discussione. Alcuni ricercatori pensano che l'atmosfera abbia avuto un impatto limitato sulla creazione di organismi viventi.

riferimenti

1. Bada, J. L., & Cleaves, H. J. (2015). Simulazioni ab initio e esperimento di sintesi prebiotica Miller. Atti della National Academy of Sciences, 112(4), E342-E342.
2. Campbell, N. A. (2001). Biologia: concetti e relazioni. Pearson Education.
3. Cooper, G.J., Surman, A.J., McIver, J., Colon-Santos, S.M., Gromski, P.S., Buchwald, S., ... & Cronin, L. (2017). Esperimenti di scarica di scintille Miller-Urey nel mondo del deuterio. 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). Condurre esperimenti Miller-Urey. Diario di esperimenti visualizzati: JoVE, (83).
5. Sadava, D., & Purves, W. H. (2009). Vita: la scienza della biologia. Ed. Panamericana Medical.