MILLER VE UREY DENEYI: AÇIKLAMA VE ÖNEMI - BIYOLOJI - 2025

Miller ve Urey deneyi , belirli koşullar altında, başlangıç malzemesi olarak daha basit inorganik moleküller kullanılarak, organik moleküllerin üretimi oluşur. Deneyin amacı, Dünya gezegeninin eski koşullarını yeniden yaratmaktı.

Söz konusu rekreasyonun amacı, biyomoleküllerin olası kökenini doğrulamaktı. Gerçekten de simülasyon, canlı organizmalar için gerekli olan amino asitler ve nükleik asitler gibi moleküllerin üretimini sağladı.

Miller ve Urey'den Önce: Tarihsel Perspektif

Yaşamın kökeninin açıklaması her zaman yoğun bir şekilde tartışılan ve tartışmalı bir konu olmuştur. Rönesans sırasında hayatın birdenbire ve hiçbir yerden ortaya çıktığına inanılıyordu. Bu hipotez, kendiliğinden nesil olarak bilinir.

Daha sonra bilim adamlarının eleştirel düşünceleri filizlenmeye başladı ve hipotez reddedildi. Ancak, başlangıçta sorulan soru belirsizliğini korudu.

1920'lerde, zamanın bilim adamları "ilkel çorba" terimini, muhtemelen yaşamın ortaya çıktığı varsayımsal bir okyanus ortamını tanımlamak için kullandılar.

Sorun, inorganik moleküllerden yaşamı mümkün kılan biyomoleküllerin (karbonhidratlar, proteinler, lipitler ve nükleik asitler) mantıksal bir kökenini önermekti.

Daha 1950'lerde, Miller ve Urey deneylerinden önce, bir grup bilim insanı formik asidi karbondioksitten sentezlemeyi başardı. Bu müthiş keşif, prestijli Science dergisinde yayınlandı.

Nelerden oluşuyordu?

1952'ye gelindiğinde, Stanley Miller ve Harold Urey kendi yapılarına sahip cam tüpler ve elektrotlardan oluşan ustaca bir sistemde ilkel bir ortamı simüle etmek için deneysel bir protokol tasarladılar.

Sistem, ilkel okyanusa benzer bir su şişesinden oluşuyordu. Bu şişeye, sözde prebiyotik ortamın bileşenlerinin bulunduğu başka bir bağlantı vardı.

Miller ve Urey onu yeniden oluşturmak için aşağıdaki oranlarda kullanılır: metan 200 mmHg (CH ₄ ), hidrojen, 100 mmHg (H ₂ ), amonyak 200 mmHg (NH ₃ ) ve 200 ml su (H ₂ O).

Sistemde ayrıca normalde yağmurun yapacağı gibi gazları soğutmak olan bir kondansatör de vardı. Benzer şekilde, karmaşık moleküllerin oluşumunu teşvik eden oldukça reaktif moleküller oluşturmak amacıyla yüksek voltaj üretebilen iki elektrot entegre ettiler.

Bu kıvılcımlar, prebiyotik ortamdan olası yıldırım ve yıldırımları simüle etmeye çalıştı. Aparat, buharın ters yönde hareket etmesini engelleyen "U" şeklinde bir parçayla sona ermiştir.

Deney bir hafta boyunca elektrik şoku aldı ve aynı zamanda su ısıtıldı. Isıtma işlemi güneş enerjisini simüle etti.

Sonuçlar

İlk günler deney karışımı tamamen temizdi. Günler geçtikçe karışım kırmızımsı bir renk almaya başladı. Deneyin sonunda, bu sıvı yoğun kırmızı ve kahverengiye yakın bir renk aldı ve viskozitesi önemli ölçüde arttı.

Deney ana amacına ulaştı ve karmaşık organik moleküller, erken atmosferin varsayımsal bileşenlerinden (metan, amonyak, hidrojen ve su buharı) üretildi.

Araştırmacılar, proteinlerin ana bileşenleri olan glisin, alanin, aspartik asit ve amino-n-butirik asit gibi amino asitlerin izlerini belirleyebildiler.

Bu deneyin başarısı, diğer araştırmacıların organik moleküllerin kökenini keşfetmeye devam etmesine katkıda bulundu. Miller ve Urey protokolüne değişiklikler eklenerek bilinen yirmi amino asit yeniden yaratıldı.

Genetik materyalin temel yapı taşları olan nükleotidler de üretilebilir: DNA (deoksiribonükleik asit) ve RNA (ribonükleik asit).

Önem

Deney, organik moleküllerin görünümünü deneysel olarak doğrulamayı başardı ve yaşamın olası kökenini açıklamak için oldukça çekici bir senaryo önerdi.

Bununla birlikte, DNA molekülü, protein ve RNA sentezi için gerekli olduğundan, içsel bir ikilem yaratılır. Biyolojinin temel dogmasının, DNA'nın RNA'ya kopyalanmasını ve bunun proteinlere kopyalanmasını önerdiğini hatırlayalım (bu önermede retrovirüsler gibi bilinen istisnalar vardır).

Öyleyse bu biyomoleküller, DNA olmadan monomerlerinden (amino asitler ve nükleotidler) nasıl oluşur?

Neyse ki, ribozimlerin keşfi bu bariz paradoksu netleştirmeyi başardı. Bu moleküller katalitik RNA'lardır. Bu, aynı molekül genetik bilgiyi katalize edip taşıyabildiği için sorunu çözer. İlkel RNA dünyasının hipotezinin olmasının nedeni budur.

Aynı RNA kendini kopyalayabilir ve protein oluşumuna katılabilir. DNA ikincil bir şekilde gelebilir ve RNA üzerinden bir kalıtım molekülü olarak seçilebilir.

Bu gerçek, DNA'nın RNA'dan daha az reaktif ve daha kararlı olması nedeniyle birkaç nedenden dolayı ortaya çıkabilir.

Sonuçlar

Bu deneysel tasarımın ana sonucu şu ifadeyle özetlenebilir: karmaşık organik moleküller, yüksek voltajlar, ultraviyole radyasyon ve düşük gibi varsayılan ilkel atmosfer koşullarına maruz kalırlarsa, daha basit inorganik moleküllerden kaynaklanabilirler. oksijen içeriği.

Ayrıca, belirli amino asitlerin ve nükleotitlerin oluşumu için ideal adaylar olan bazı inorganik moleküller bulunmuştur.

Deney, ilkel ortamın açıklanan sonuçlara uyduğunu varsayarak, canlı organizmaların yapı taşlarının nasıl olabileceğini gözlemlememizi sağlıyor.

Hayatın ortaya çıkmasından önceki dünyanın Miller tarafından kullanılanlardan daha fazla sayıda ve karmaşık bileşenlere sahip olması çok muhtemeldir.

Bu kadar basit moleküllerden yola çıkarak yaşamın kökenini ileri sürmek mantıksız görünse de, Miller bunu ince ve ustaca bir deneyle doğrulayabildi.

Deneyin eleştirisi

Bu deneyin sonuçları ve ilk hücrelerin nasıl ortaya çıktığı konusunda hala tartışmalar ve tartışmalar var.

Şu anda Miller'ın erken atmosferi oluşturmak için kullandığı bileşenlerin onun gerçekliğiyle eşleşmediğine inanılıyor. Daha modern bir görüş yanardağlara önemli bir rol vermekte ve bu yapıların oluşturduğu gazların mineral ürettiğini önermektedir.

Miller'ın deneyinin önemli bir noktası da sorgulanmıştır. Bazı araştırmacılar, atmosferin canlı organizmaların oluşumunda çok az etkisi olduğunu düşünüyor.

Referanslar

1. Bada, JL ve Cleaves, HJ (2015). Ab initio simülasyonları ve Miller prebiyotik sentez deneyi. Ulusal Bilimler Akademisi Bildirileri, 112 (4), E342-E342.
2. Campbell, NA (2001). Biyoloji: Kavramlar ve ilişkiler. Pearson Education.
3. Cooper, GJ, Surman, AJ, McIver, J., Colón - Santos, SM, Gromski, PS, Buchwald, S.,… & Cronin, L. (2017). Miller - Deuterium Dünyasında Urey Kıvılcım Boşaltma Deneyleri. Angewandte Chemie, 129 (28), 8191-8194.
4. Parker, ET, Cleaves, JH, Burton, AS, Glavin, DP, Dworkin, JP, Zhou, M.,… & Fernández, FM (2014). Miller-Urey deneyleri yapmak. Görselleştirilmiş deneyler dergisi: JoVE, (83).
5. Sadava, D. ve Purves, WH (2009). Yaşam: Biyoloji Bilimi. Panamerican Medical Ed.