Em que consiste o experimento de Miller e Urey?

El 15 de mayo se publicaron en la revista Science los resultados de un experimento llamado a revolucionar lo que sabíamos nuestra visión sobre el surgimiento de la vida. Se trata del célebre experimento de Miller y Urey. ¿Quieres saber en qué consistió el experimento de MIller? Te lo contamos.

En qué consistió el experimento de Miller

En 1952, Harold Urey intentó calcular los componentes químicos de la atmósfera de la Tierra primitiva. Él basaba sus cálculos en la (entonces) opinión generalizada de que la atmósfera primitiva era reductora, y concluyó que los constituyentes principales eran metano (CH 4), amoníaco (NH 3), hidrógeno (H 2), y agua (H 2 O). Sugirió que su alumno, Stanley Miller, hiciera un experimento para intentar sintetizar compuestos orgánicos en un ambiente así y así descubrir cómo pudo haberse originado la vida en esas condiciones.

Miller llevó a cabo un experimento en 1953 en el que hizo pasar una descarga de chispa continua a 60.000 voltios a través de un matraz que contenía los gases identificados por Urey, junto con agua. Miller encontró que después de una semana, la mayor parte del amoníaco y del metano se había consumido. Los principales productos gaseosos eran monóxido de carbono (CO) y nitrógeno (N 2). Además, hubo una acumulación de material oscuro en el agua. Algunos de los constituyentes específicos de este no pudieron ser identificados, pero estaba claro que el material incluye una amplia gama de polímeros orgánicos.

En análisis de la solución acuosa mostró que el siguiente también se había sintetizado:

  • 25 aminoácidos (las principales son la glicina, alanina y ácido aspártico)
  • Varios ácidos grasos
  • hidroxiácidos
  • productos amida

El experimento de Miller-Urey fue inmediatamente reconocido como un importante avance en el estudio del origen de la vida. Se recibió como la confirmación de que varias de las moléculas clave de la vida podrían haberse sintetizado en la Tierra primitiva en el tipo de condiciones previstas por Oparin y Haldane. Estas moléculas serían entonces capaces de participar en los procesos prebióticos ” químicos, que lleva al origen de la vida.

Después del experimento de Miller, se ha hecho un considerablemente esfuerzo por investigar la química prebiótica. Se ha hecho evidente que la organización de moléculas simples en moléculas más complejas capaces de reproducirse y evolucionar es mucho más compleja de lo que se pensaba. Además de que las condiciones de la atmosfera primitiva ya no están tan claras.

A pesar de que la importancia de los detalles específicos del experimento de Miller-Urey para el origen de la vida pueden haber sido cuestionados ahora, el hito inició la nueva disciplina científica de la química prebiótica, y ha tenido una enorme influencia en el desarrollo de ideas sobre el origen de la vida.

Dra. Mercedes Alemañ

CEO & Directora Técnico en CEFEGEN |+ posts

Especialista en Bioquímica Clínica,  Experta en Genética Clínica y Antropología Forense, Experta en Consejo Genético, Master en Reproducción Humana Asistida.

Um aluno chamado Stanley Lloyd Miller, em 1953, construiu em laboratório um sistema que simulava as condições da atmosfera primitiva.

Em que consiste o experimento de Miller e Urey?
Em que consiste o experimento de Miller e Urey?

O experimento de Miller era formado por tubos e balões de vidro interligados, onde foram adicionados compostos existentes na atmosfera primitiva, segundo Oparin: amônia (NH3), metano (CH4), hidrogênio (H2) e vapor de água (H2O).

O sistema foi aquecido e recebeu descargas elétricas, simulando a temperatura elevada da época e as tempestades que ocorriam. No condensador a mistura dos gases era resfriada, simulando o resfriamento da Terra, pois as gotículas de água acumuladas escorriam, simulando as chuvas. O aquecimento provocava o ciclo desse processo.

Miller manteve esse sistema por uma semana. Após esse tempo, a água do reservatório, ou armadilha, foi analisada através de vários experimentos e mostrou a presença de aminoácidos e outras substâncias químicas mais simples.

Hoje sabemos que os gases presentes na atmosfera eram bem diferentes dos propostos por Oparin e utilizados por Miller. Experimentos recentes demosntraram que a atmosfera primitiva era formada por gás carbônico (CO2), metano (CH4), monóxido de carbono (CO) e gás nitrogênio (N2).

Mesmo que Miller não tenha usado os mesmos gases, seu experimento mostra que nas condições da Terra primitiva era possível a formação de aminoácidos.

O experimento de Miller e Urey consiste na produção de moléculas orgânicas usando moléculas inorgânicas mais simples como material de partida sob certas condições. O objetivo do experimento foi recriar as condições ancestrais do planeta Terra.

A intenção dessa recreação foi verificar a possível origem das biomoléculas . De fato, a simulação alcançou a produção de moléculas – como aminoácidos e ácidos nucléicos – essenciais para os organismos vivos.

Em que consiste o experimento de Miller e Urey?

Antes de Miller e Urey: perspectiva histórica

A explicação da origem da vida sempre foi um tópico intensamente debatido e controverso. Durante o Renascimento, acreditava – se que a vida se originou repentinamente e do nada. Essa hipótese é conhecida como geração espontânea .

Posteriormente, o pensamento crítico dos cientistas começou a germinar e a hipótese foi descartada. No entanto, o mistério levantado no início permaneceu difuso.

Na década dos 20, os cientistas da época usaram o termo “sopa primordial” para descrever um ambiente oceânico hipotético no qual a vida provavelmente se originou.

O problema era propor uma origem lógica das biomoléculas que possibilitam a vida ( carboidratos , proteínas, lipídios e ácidos nucléicos) a partir de moléculas inorgânicas.

Já nos anos 50, antes das experiências de Miller e Urey, um grupo de cientistas conseguiu sintetizar ácido fórmico a partir do dióxido de carbono. Essa descoberta formidável foi publicada na prestigiada revista Science.

Em que consiste?

Em 1952, Stanley Miller e Harold Urey projetaram um protocolo experimental para simular um ambiente primitivo em um engenhoso sistema de tubos e eletrodos de vidro construídos por eles mesmos.

O sistema foi formado a partir de um balão com água, análogo ao oceano primitivo. Ligado a esse balão estava outro com os componentes do suposto ambiente prebiótico.

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Miller e Urey usadas para recriar as seguintes proporções: 200 mmHg metano (CH 4 ), 100 mmHg de hidrogio (H 2 ), 200 mm Hg de amoníaco (NH 3 ) e 200 ml de água (H 2 O).

O sistema também tinha um condensador, cujo trabalho era resfriar os gases como normalmente a chuva faria. Da mesma forma, eles integraram dois eletrodos capazes de produzir altas tensões, com o objetivo de criar moléculas altamente reativas que propiciaram a formação de moléculas complexas.

Essas faíscas procuraram simular os possíveis raios e raios do ambiente prebiótico. O dispositivo acabou em uma peça em forma de “U” que impedia que o vapor viajasse ao contrário.

O experimento recebeu choques elétricos por uma semana, ao mesmo tempo em que a água foi aquecida. O processo de aquecimento simulou energia solar.

Resultados

Nos primeiros dias, a mistura experimental foi totalmente limpa. Ao longo dos dias, a mistura começou a tomar uma cor avermelhada. No final da experiência, esse líquido adquiriu uma cor intensa quase vermelho-marrom e sua viscosidade aumentou acentuadamente.

O experimento alcançou seu objetivo principal e moléculas orgânicas complexas foram geradas a partir dos componentes hipotéticos da atmosfera primitiva (metano, amônia, hidrogênio e vapor de água).

Os pesquisadores conseguiram identificar traços de aminoácidos, como glicina, alanina, ácido aspártico e ácido amino-n-butírico, que são os principais componentes das proteínas.

O sucesso desse experimento contribuiu para outros pesquisadores continuarem a explorar a origem das moléculas orgânicas. Adicionando modificações ao protocolo de Miller e Urey, os vinte aminoácidos conhecidos foram recriados.

Também poderiam ser gerados nucleotídeos, que são os blocos fundamentais do material genético: DNA (ácido desoxirribonucleico) e RNA (ácido ribonucleico).

Importância

O experimento conseguiu verificar experimentalmente o aparecimento de moléculas orgânicas e propõe um cenário bastante atraente para explicar a possível origem da vida.

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No entanto, é criado um dilema inerente, uma vez que a molécula de DNA é necessária para a síntese de proteínas e RNA. Lembre-se de que o dogma central da biologia propõe que o DNA seja transcrito para RNA e que seja transcrito para proteínas (são conhecidas exceções a essa premissa, como retrovírus).

Então, como essas biomoléculas são formadas a partir de seus monômeros (aminoácidos e nucleotídeos) sem a presença de DNA?

Felizmente, a descoberta de ribozimas conseguiu esclarecer esse aparente paradoxo. Essas moléculas são RNA catalítico. Isso resolve o problema, já que a mesma molécula pode catalisar e transportar informações genéticas. É por isso que existe a hipótese do mundo do RNA primitivo.

O mesmo RNA pode se replicar e participar da formação de proteínas. O DNA pode vir secundário e ser selecionado como uma molécula de herança no RNA.

Esse fato pode ocorrer por várias razões, principalmente porque o DNA é menos reativo e mais estável que o RNA.

Conclusões

A principal conclusão deste projeto experimental pode ser resumida com a seguinte afirmação: moléculas orgânicas complexas podem ter sua origem em moléculas inorgânicas mais simples, se expostas às condições da suposta atmosfera primitiva, como altas tensões, radiação ultravioleta e baixa teor de oxigênio

Além disso, foram encontradas algumas moléculas inorgânicas que são candidatas ideais para a formação de certos aminoácidos e nucleotídeos.

O experimento nos permite observar como poderia ser a criação dos blocos de organismos vivos, assumindo que o ambiente primitivo estivesse em conformidade com as conclusões descritas.

É muito provável que o mundo antes do início da vida tivesse mais números e componentes complexos do que os empregados por Miller.

Embora pareça improvável propor a origem da vida com base em moléculas tão simples, Miller poderia provar isso com um experimento sutil e engenhoso.

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Críticas ao experimento

Ainda existem debates e controvérsias sobre os resultados desse experimento e como as primeiras células se originaram.

Atualmente, acredita-se que os componentes que Miller usou para formar a atmosfera primitiva não se encaixam na realidade dela. Uma visão mais moderna dá aos vulcões um papel importante e propõe que os gases que essas estruturas produzem minerais.

Um ponto-chave do experimento de Miller também foi questionado. Alguns pesquisadores pensam que a atmosfera teve pouco impacto na criação de organismos vivos.

Em que consistiu o experimento de Miller

A experiência de Miller consistiu basicamente em simular as condições da Terra primitiva postuladas por Oparin e Haldane. Para isso, criou um sistema fechado, sem oxigênio gasoso, onde inseriu os principais gases atmosféricos, tais como hidrogênio, amônia, metano, além de vapor d'água.

Qual foi a principal conclusão do experimento de Miller e de Urey?

Resposta verificada por especialistas. A conclusão do experimento de Stanley Miller e Harold Urey foi em relação a origem da vida, que surgiu a partir da formação dos coacervados, reconhecidos como os primeiros seres vivos que habitaram o planeta Terra.

Qual o achado no experimento de Miller?

Em 1953, Miller realizou experimentos simulando a atmosfera primitiva e descobriu que era possível o surgimento de aminoácidos naquelas condições.