Experiência de Miller e Urey: descrição e importância

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.

Experiência de Miller e Urey: descrição e importância 1

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.

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.

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.

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.

Referências

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  2. Campbell, NA (2001). Biologia: Conceitos e relações . Pearson Education.
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  4. Parker, ET, Cleaves, JH, Burton, AS, Glavin, DP, Dworkin, JP, Zhou, M., … e Fernández, FM (2014). Condução de experimentos de Miller-Urey. Jornal de experimentos visualizados: JoVE , (83).
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