EKSPERIMENTO NG MILLER AT UREY: PAGLALARAWAN AT KAHALAGAHAN - BIOLOGY - 2026

Ang eksperimento ng Miller at Urey ay binubuo ng paggawa ng mga organikong molekula gamit ang mas simple na mga organikong molekula bilang panimulang materyal sa ilalim ng ilang mga kundisyon. Ang layunin ng eksperimento ay muling likhain ang mga sinaunang kundisyon ng planeta ng Daigdig.

Ang hangarin ng nasabing libangan ay upang mapatunayan ang posibleng pinagmulan ng biomolecules. Sa katunayan, ang kunwa ay nakamit ang paggawa ng mga molekula - tulad ng mga amino acid at nucleic acid - mahalaga para sa mga nabubuhay na organismo.

Bago ang Miller at Urey: Makasaysayang Pang-unawa

Ang paliwanag ng pinagmulan ng buhay ay palaging isang matindi na pinagtatalunan at kontrobersyal na paksa. Sa panahon ng Renaissance ay pinaniniwalaan na ang buhay ay nagmula bigla at wala kahit saan. Ang hypothesis na ito ay kilala bilang kusang henerasyon.

Nang maglaon, ang kritikal na pag-iisip ng mga siyentipiko ay nagsimulang tumubo at ang hypothesis ay itinapon. Gayunpaman, ang tanong na nauna sa simula ay nanatiling hindi maliwanag.

Noong 1920s, ginamit ng mga siyentipiko sa panahong ito ang salitang "primordial sopas" upang ilarawan ang isang hypothetical na karagatan ng kapaligiran na kung saan marahil nagmula ang buhay.

Ang problema ay upang magmungkahi ng isang lohikal na pinagmulan ng biomolecules na ginagawang posible ang buhay (karbohidrat, protina, lipid at nucleic acid) mula sa mga di-organikong molekula.

Nasa 1950s, bago ang mga eksperimento sa Miller at Urey, isang pangkat ng mga siyentipiko ang nagtagumpay sa synthesizing formic acid mula sa carbon dioxide. Ang nakakatawang pagtuklas na ito ay nai-publish sa prestihiyosong journal Science.

Ano ang binubuo nito?

Sa pamamagitan ng 1952, Stanley Miller at Harold Urey ay nagdisenyo ng isang pang-eksperimentong protocol upang gayahin ang isang primitive na kapaligiran sa isang mapanlikha na sistema ng mga tubo ng salamin at mga electrodes ng kanilang sariling konstruksiyon.

Ang system ay binubuo ng isang basong tubig, magkakatulad sa primitive na karagatan. Nakakonekta sa flask na iyon ay isa pa kasama ang mga sangkap ng dapat na prebiotic na kapaligiran.

Ginamit ni Miller at Urey ang mga sumusunod na ratios upang muling likhain ito: 200 mmHg ng mitein (CH ₄ ), 100 mmHg ng hydrogen (H ₂ ), 200 mmHg ng ammonia (NH ₃ ), at 200 ML ng tubig (H ₂ O).

Ang system ay mayroon ding pampalapot, na ang trabaho ay upang palamig ang mga gas tulad ng normal na pag-ulan. Gayundin, isinama nila ang dalawang mga electrodes na may kakayahang gumawa ng mga mataas na boltahe, na may layunin na lumikha ng mga lubos na reaktibo na molekula na magsusulong ng pagbuo ng mga kumplikadong molekula.

Ang mga spark na ito ay naghangad na gayahin ang mga posibleng mga bolts ng kidlat at kidlat mula sa prebiotic na kapaligiran. Ang aparatong natapos sa isang "U" na hugis na pumipigil sa singaw mula sa paglalakbay sa reverse direksyon.

Ang eksperimento ay nakatanggap ng mga electric shocks sa isang linggo, kasabay na pinainit ang tubig. Ang proseso ng pag-init ay ginagaya ang solar energy.

Mga Resulta

Ang mga unang araw ng halo ng eksperimento ay ganap na malinis. Sa paglipas ng mga araw, ang halo ay nagsimulang kumuha sa isang mapula-pula na kulay. Sa pagtatapos ng eksperimento, ang likido na ito ay kinuha sa isang matinding pula na halos kulay-kape na kulay at ang lagkit nito ay lalong tumaas.

Ang eksperimento ay nakamit ang pangunahing layunin at kumplikadong mga organikong molekula ay nabuo mula sa mga hypothetical na bahagi ng maagang kapaligiran (methane, ammonia, hydrogen at singaw ng tubig).

Ang mga mananaliksik ay nakilala ang mga bakas ng mga amino acid, tulad ng glycine, alanine, aspartic acid at amino-n-butyric acid, na siyang pangunahing sangkap ng mga protina.

Ang tagumpay ng eksperimento na ito ay nag-ambag sa iba pang mga mananaliksik na patuloy na galugarin ang pinagmulan ng mga organikong molekula. Sa pamamagitan ng pagdaragdag ng mga pagbabago sa protocol ng Miller at Urey, ang dalawampung kilalang mga amino acid ay muling nilalang.

Ang Nucleotides ay maaari ring mabuo, na kung saan ang pangunahing mga bloke ng gusali ng genetic material: DNA (deoxyribonucleic acid) at RNA (ribonucleic acid).

Kahalagahan

Ang eksperimento ay pinamamahalaang upang patunayan ang pag-verify ng hitsura ng mga organikong molekula at nagmumungkahi ng isang medyo kaakit-akit na senaryo upang maipaliwanag ang posibleng pinagmulan ng buhay.

Gayunpaman, ang isang likas na dilemma ay nilikha, dahil ang DNA molekula ay kinakailangan para sa protina at RNA synthesis. Tandaan natin na ang gitnang dogma ng biology ay nagmumungkahi na ang DNA ay na-transcribe sa RNA at ito ay na-transcribe sa mga protina (ang mga eksepsiyon sa premise na ito ay kilala, tulad ng retroviruses).

Kaya paano bumubuo ang mga biomolecules na ito mula sa kanilang mga monomer (amino acid at nucleotides) nang walang pagkakaroon ng DNA?

Sa kabutihang palad, ang pagtuklas ng mga ribozyme ay pinamamahalaang upang linawin ang maliwanag na kabalintunaan na ito. Ang mga molekulang ito ay catalytic RNAs. Nalulutas nito ang problema dahil ang parehong molekula ay maaaring magpalaki at magdala ng impormasyon sa genetic. Ito ang dahilan kung bakit mayroong hypothesis ng primitive na RNA mundo.

Ang parehong RNA ay maaaring magtiklop mismo at makilahok sa pagbuo ng mga protina. Ang DNA ay maaaring dumating sa pangalawang paraan at mapili bilang isang molekula ng mana sa RNA.

Ang katotohanang ito ay maaaring mangyari sa maraming kadahilanan, higit sa lahat dahil ang DNA ay hindi gaanong reaktibo at mas matatag kaysa sa RNA.

Konklusyon

Ang pangunahing konklusyon ng eksperimentong disenyo na ito ay maaaring mai-summarize sa sumusunod na pahayag: ang mga kumplikadong organikong molekula ay maaaring magkaroon ng kanilang pinagmulan mula sa mas simpleng mga tulagay na molekula, kung nalantad sila sa mga kondisyon ng dapat na primitive na kapaligiran tulad ng mataas na boltahe, ultraviolet radiation at mababa nilalaman ng oxygen.

Bukod dito, ang ilang mga hindi tulagay na mga molekula ay natagpuan na mainam na mga kandidato para sa pagbuo ng ilang mga amino acid at nucleotides.

Pinapayagan ka ng eksperimento na obserbahan kung paano maaaring ang mga bloke ng gusali ng mga nabubuhay na organismo, na inaakala na ang primitive na kapaligiran ay sumunod sa mga konklusyon na inilarawan.

Malamang na ang mundo bago ang hitsura ng buhay ay nagkaroon ng mas maraming at kumplikadong mga sangkap kaysa sa mga ginamit ni Miller.

Kahit na tila hindi maipapalagay na iminumungkahi ang pinagmulan ng buhay na nagsisimula sa tulad ng mga simpleng molekula, nagawa ni Miller na mapatunayan ito sa isang banayad at mapanlikha na eksperimento.

Kritiko ng eksperimento

Mayroon pa ring mga debate at kontrobersya tungkol sa mga resulta ng eksperimentong ito at tungkol sa kung paano nagmula ang mga unang cells.

Sa kasalukuyan ay pinaniniwalaan na ang mga sangkap na ginamit ni Miller upang mabuo ang primitive na kapaligiran ay hindi tumutugma sa katotohanan nito. Ang isang mas modernong pananaw ay nagbibigay ng mahalagang bulkan at nagmumungkahi na ang mga gas na gumagawa ng mga mineral na ito.

Ang isang pangunahing punto ng eksperimento ni Miller ay pinag-uusapan din. Iniisip ng ilang mga mananaliksik na ang kapaligiran ay walang kaunting epekto sa paglikha ng mga buhay na organismo.

Mga Sanggunian

1. Bada, JL, & Cleaves, HJ (2015). Ang mga simulation ng init at ang eksperimento ng Miller prebiotic synthesis. Mga pamamaraan ng National Academy of Sciences, 112 (4), E342-E342.
2. Campbell, NA (2001). Biology: Mga konsepto at relasyon. Edukasyon sa Pearson.
3. Cooper, GJ, Surman, AJ, McIver, J., Colón - Santos, SM, Gromski, PS, Buchwald, S., … & Cronin, L. (2017). Miller - Mga Eksperimento ng Urey Spark-Discharge sa Deuterium World. Angewandte Chemie, 129 (28), 8191-8194.
4. Parker, ET, Cleaves, JH, Burton, AS, Glavin, DP, Dworkin, JP, Zhou, M., … & Fernández, FM (2014). Ang pagsasagawa ng mga eksperimento sa Miller-Urey. Journal ng mga visualized na eksperimento: JoVE, (83).
5. Sadava, D., at Purves, WH (2009). Buhay: Ang Agham ng Biology. Panamerican Medical Ed.