ЕКСПЕРИМЕНТ СА МЛЕРОМ И УРЕЈЕМ: ОПИС И ВАЖНОСТ - БИОЛОГИЈА - 2025

Миллер анд Уреи експеримент састоји се производњу органских молекула помоћу једноставнијих анорганске молекуле као полазног материјала под одређеним условима. Циљ експеримента био је поновно успостављање древних услова планете Земље.

Намјера речене рекреације била је провјерити могуће поријекло биомолекула. Заиста, симулацијом је постигнута производња молекула - попут аминокиселина и нуклеинских киселина - неопходних за живе организме.

Пре Милер и Уреј: Историјска перспектива

Објашњење порекла живота увек је било интензивно расправљано и контроверзно. Током ренесансе веровало се да живот потиче изненада и ниоткуда. Ова хипотеза је позната као спонтана генерација.

Касније је критичко размишљање научника почело клијати и хипотеза је одбачена. Међутим, питање које је постављено на почетку остало је нејасно.

У 1920-им, научници тог времена користили су израз "праисконска супа" да би описали хипотетичку океанску средину из које вероватно потиче живот.

Проблем је био у предлагању логичког порекла биомолекула које омогућавају живот (угљени хидрати, протеини, липиди и нуклеинске киселине) из неорганских молекула.

Већ 1950-их, пре експеримената Милера и Уреја, група научника успела је да синтетише мрављу киселину из угљен-диоксида. Ово сјајно откриће објављено је у престижном часопису Сциенце.

Од чега се састојао?

До 1952. године, Станлеи Миллер и Харолд Уреи дизајнирали су експериментални протокол да би симулирали примитивно окружење у генијалном систему стаклених цеви и електрода сопствене конструкције.

Систем се састојао од тиквице воде аналогне примитивном океану. Повезана са том тиквицом била је друга са компонентама наводног пребиотичког окружења.

Миллер и Уреи користиле следеће показатеље да је поново: 200 ммХг метана (ЦХ ₄ ), 100 ммХг водоника (Х ₂ ), 200 ммХг амонијака (НХ ₃ ), и 200 мл воде (Х ₂ О).

Систем је такође имао кондензатор, чији је задатак био да хлади гасове како обично пада киша. Исто тако, они су интегрисали две електроде способне да производе високе напоне, са циљем стварања високо реактивних молекула који би поспешили стварање сложених молекула.

Те искре желеле су да симулирају могуће муње и стреле из пребиотичког окружења. Апарат је завршио у „У“ облику који је спречавао да пара крене у обрнутом смеру.

Експеримент је током једне недеље добијао струјне ударе, истовремено када се загревала вода. Процес грејања симулирао је соларну енергију.

Резултати

Првих дана је експериментална смеша била потпуно чиста. Током дана, смеша је попримила црвенкасту боју. На крају експеримента, ова течност је попримила интензивно црвену, готово смеђу боју, а вискозитет јој се знатно повећао.

Експеримент је постигао свој главни циљ, а сложени органски молекули генерисани су из хипотетичких компоненти ране атмосфере (метана, амонијака, водоника и водене паре).

Истраживачи су успели да идентификују трагове аминокиселина, као што су глицин, аланин, аспартанска киселина и амино-н-маслачна киселина, које су главне компоненте протеина.

Успеху овог експеримента допринели су и други истраживачи који су и даље истраживали порекло органских молекула. Додавањем модификација у Миллер и Уреи протокол, рекреирано је двадесет познатих аминокиселина.

Могу се створити и нуклеотиди који су темељни градивни блокови генетског материјала: ДНК (деоксирибонуклеинска киселина) и РНА (рибонуклеинска киселина).

Значај

Експеримент је успео да експериментално потврди изглед органских молекула и предлаже прилично атрактиван сценариј да се објасни могуће порекло живота.

Међутим, ствара се инхерентна дилема, јер је молекул ДНК потребан за синтезу протеина и РНА. Подсетимо се да централна догма биологије предлаже да се ДНК преведе у РНК и она се пребаци у протеине (постоје изузеци од ове премисе, као што су ретровируси).

Па како су ове биомолекуле формиране из њихових мономера (аминокиселина и нуклеотида) без присуства ДНК?

Срећом, откриће рибоциме успело је да разјасни овај привидни парадокс. Ови молекули су каталитичка РНА. Ово решава проблем јер исти молекул може да катализује и преноси генетске информације. Због тога постоји хипотеза о примитивном свету РНА.

Иста РНА може да се реплицира и учествује у стварању протеина. ДНК може доћи на секундарни начин и бити изабран као молекул наследства над РНА.

Ова чињеница може се догодити из више разлога, углавном због тога што је ДНК мање реактивна и стабилнија од РНА.

Закључци

Главни закључак овог експерименталног дизајна може се сажети са следећом изјавом: сложени органски молекули могли би да потичу из једноставнијих неорганских молекула, ако су изложени условима претпостављене примитивне атмосфере као што су високи напони, ултраљубичасто зрачење и ниски садржај кисеоника.

Надаље, пронађени су неки неоргански молекули који су идеални кандидати за формирање одређених аминокиселина и нуклеотида.

Експеримент нам омогућава да посматрамо како су грађевни елементи живих организама могли бити, претпостављајући да је примитивно окружење у складу са описаним закључцима.

Врло је вероватно да је свет пре појаве живота имао многобројније и сложеније компоненте од оних које је користио Милер.

Иако се чини немогућим предложити порекло живота полазећи од тако једноставних молекула, Миллер је то могао да потврди суптилним и домишљатим експериментом.

Критика експеримента

Још увек се воде расправе и контроверзе о резултатима овог експеримента и о томе како су настале прве ћелије.

Тренутно се верује да компоненте које је Милер користио за формирање примитивне атмосфере не одговарају стварности. Модернији поглед даје вулкану важну улогу и предлаже да гасови у тим структурама производе минерале.

Кључна тачка Милеровог експеримента такође је доведена у питање. Неки истраживачи сматрају да је атмосфера имала мали утицај на стварање живих организама.

Референце

1. Бада, ЈЛ, & Цлеавес, ХЈ (2015). Аб инитио симулације и Миллеров експеримент синтезе пребиотика. Зборник радова Националне академије наука, 112 (4), Е342-Е342.
2. Цампбелл, НА (2001). Биологија: појмови и односи. Пеарсон Едуцатион.
3. Цоопер, ГЈ, Сурман, АЈ, МцИвер, Ј., Цолон - Сантос, СМ, Громски, ПС, Буцхвалд, С.,… & Цронин, Л. (2017). Миллер - Уреи Експерименти са испуштањем искри у свету Деутеријума. Ангевандте Цхемие, 129 (28), 8191-8194.
4. Паркер, ЕТ, Цлеавес, ЈХ, Буртон, АС, Главин, ДП, Дворкин, ЈП, Зхоу, М.,… и Фернандез, ФМ (2014). Извођење експеримената Миллер-Уреи Часопис за визуелне експерименте: ЈоВЕ, (83).
5. Садава, Д. и Пурвес, ВХ (2009). Живот: Наука о биологији. Панамерицан Медицал Ед.