Miller e Urey Experiment

Qual è l'esperimento di Miller e Urey?

Lui Miller e Urey Experiment Consiste nella produzione di molecole organiche utilizzando come semplici molecole inorganiche più semplici in determinate condizioni. L'obiettivo dell'esperimento era di ricreare le condizioni ancestrali del pianeta Terra.

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

Prima di Miller e Urey: prospettiva storica

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

Successivamente, il pensiero critico degli scienziati ha iniziato a germogliare e l'ipotesi è stata esclusa. Tuttavia, l'ignoto sollevato all'inizio è rimasto diffuso.

Nel decennio dei 20 gli scienziati del tempo usarono il termine "zuppa primordiale" per descrivere un ambiente ipotetico oceanico in cui probabilmente la vita ebbe origine.

Il problema era quello di proporre un'origine logica di 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 è riuscito a sintetizzare l'acido formico dall'anidride carbonica. Questa formidabile scoperta è stata pubblicata sulla prestigiosa rivista Scienza.

Qual era l'esperimento?

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

Il sistema era formato da un pallone con acqua, analogo all'oceano primitivo. Collegato a quel pallone ce n'era un altro con i componenti della presunta atmosfera prebiotica.

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 lavoro era di raffreddare i gas come faceva normalmente la pioggia. Allo stesso modo, hanno integrato due elettrodi in grado di produrre alte tensioni, con l'obiettivo di creare molecole altamente reattive che hanno portato alla formazione di molecole complesse.

Queste scintille cercavano di simulare i possibili raggi e fulmini dell'ambiente prebiotico. Il dispositivo si è concluso in una forma "U" che ha impedito al vapore di viaggiare nella direzione opposta.

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

Risultati

I primi giorni la miscela di esperimento era totalmente pulita. Con il corso dei giorni, la miscela ha iniziato a prendere un colore rossastro. Alla fine dell'esperienza, questo liquido ha preso un colore rosso intenso quasi marrone e la sua viscosità è aumentata significativamente.

L'esperimento ha raggiunto le sue principali molecole organiche oggettive e complesse sono state generate dai componenti ipotetici dell'atmosfera primitiva (metano, ammoniaca, idrogeno e vapore acqueo).

I ricercatori sono riusciti a identificare tracce di aminoacidi, come glicina, alanina, acido aspartico e acido amino-butirrico, che sono i componenti principali delle proteine.

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

Potrebbero anche essere generati nucleotidi, che sono i blocchi fondamentali del materiale genetico: DNA (acido deossiribonucleico) e RNA (acido ribonucleico).

Importanza

L'esperimento è riuscito a verificare sperimentalmente l'aspetto di molecole organiche e propone uno scenario piuttosto attraente per spiegare la possibile origine della vita.

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

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

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

Lo stesso RNA può replicarsi e partecipare alla formazione di proteine. Il DNA potrebbe venire secondario ed essere selezionato come molecola dell'eredità sull'RNA.

Questo fatto potrebbe accadere per diversi motivi, 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: 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 basse contenuto di ossigeno.

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

L'esperimento ci consente di osservare come potrebbe essere la creazione dei blocchi di organismi viventi, ipotizzando l'ambiente primitivo per adattarsi alle conclusioni descritte.

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

Sebbene sia improbabile che proponghi l'origine della vita basata su molecole così semplici, Miller potrebbe verificarla con un esperimento sottile e ingegnoso.

Critica all'esperimento

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

Attualmente si ritiene che i componenti che Miller usa per formare l'atmosfera primitiva non si conformi alla realtà dello stesso. Una visione più moderna offre ai vulcani un ruolo importante e propone che i gas producono queste strutture.

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