EKSPERIMEN MILLER DAN UREY: PENERANGAN DAN KEPENTINGAN - BIOLOGI - 2025

The Miller dan Urey eksperimen terdiri daripada penghasilan molekul organik menggunakan molekul organik ringkas sebagai bahan permulaan di bawah syarat-syarat tertentu. Objektif eksperimen ini adalah untuk mencipta semula keadaan kuno planet Bumi.

Tujuan rekreasi tersebut adalah untuk mengesahkan kemungkinan asal biomolekul. Sesungguhnya, simulasi menghasilkan pengeluaran molekul - seperti asid amino dan asid nukleik - penting untuk organisma hidup.

Sebelum Miller dan Urey: Perspektif Sejarah

Penjelasan mengenai asal usul kehidupan selalu menjadi topik yang sering diperdebatkan dan kontroversial. Semasa Renaissance dipercayai bahawa kehidupan bermula secara tiba-tiba dan entah dari mana. Hipotesis ini dikenali sebagai penjanaan spontan.

Kemudian, pemikiran kritis para saintis mula bercambah dan hipotesisnya dibuang. Namun, persoalan yang diajukan pada awalnya masih belum jelas.

Pada tahun 1920-an, para saintis pada masa itu menggunakan istilah "sup purba" untuk menggambarkan persekitaran lautan hipotesis di mana kehidupan mungkin berasal.

Masalahnya adalah dengan mengemukakan asal-usul logik biomolekul yang memungkinkan hidup (karbohidrat, protein, lipid dan asid nukleik) dari molekul anorganik.

Sudah pada tahun 1950-an, sebelum eksperimen Miller dan Urey, sekumpulan saintis berjaya mensintesis asid formik dari karbon dioksida. Penemuan hebat ini diterbitkan dalam jurnal Science yang berprestij.

Apa itu terdiri?

Menjelang tahun 1952, Stanley Miller dan Harold Urey merancang protokol eksperimen untuk mensimulasikan persekitaran primitif dalam sistem cerdas tiub kaca dan elektrod pembinaan mereka sendiri.

Sistem ini terdiri dari termos air, serupa dengan lautan primitif. Terhubung dengan termos itu adalah yang lain dengan komponen persekitaran prebiotik yang sepatutnya.

Miller dan Urey menggunakan nisbah berikut untuk membuatnya semula: 200 mmHg metana (CH ₄ ), 100 mmHg hidrogen (H ₂ ), 200 mmHg ammonia (NH ₃ ), dan 200 ml air (H ₂ O).

Sistem ini juga memiliki kondensor, yang tugasnya adalah menyejukkan gas seperti hujan seperti biasa. Begitu juga, mereka menyatukan dua elektrod yang mampu menghasilkan voltan tinggi, dengan tujuan untuk mewujudkan molekul yang sangat reaktif yang akan mendorong pembentukan molekul kompleks.

Percikan api ini bertujuan untuk mensimulasikan kemungkinan petir dan kilat dari persekitaran prebiotik. Peralatan berakhir di bahagian berbentuk "U" yang menghalang wap bergerak ke arah yang terbalik.

Eksperimen ini menerima kejutan elektrik selama seminggu, pada masa yang sama air dipanaskan. Proses pemanasan mensimulasikan tenaga suria.

Keputusan

Pada hari-hari pertama campuran percubaan benar-benar bersih. Selama beberapa hari, campuran itu mula mengambil warna kemerahan. Pada akhir percubaan, cecair ini mengambil warna merah hampir coklat yang kuat dan kelikatannya meningkat dengan luar biasa.

Eksperimen ini mencapai objektif utamanya dan molekul organik kompleks dihasilkan dari komponen hipotetis atmosfera awal (metana, amonia, hidrogen dan wap air).

Para penyelidik dapat mengenal pasti jumlah asid amino, seperti glisin, alanin, asid aspartik dan asid amino-n-butirik, yang merupakan komponen utama protein.

Kejayaan eksperimen ini menyumbang kepada penyelidik lain yang terus meneroka asal usul molekul organik. Dengan menambahkan pengubahsuaian pada protokol Miller dan Urey, dua puluh asid amino yang diketahui dibuat semula.

Nukleotida juga dapat dihasilkan, yang merupakan unsur dasar bahan genetik: DNA (asid deoksiribonukleik) dan RNA (asid ribonukleat).

Kepentingan

Eksperimen ini berjaya mengesahkan penampilan molekul organik dan mencadangkan senario yang cukup menarik untuk menjelaskan kemungkinan asal usul kehidupan.

Namun, dilema yang wujud diciptakan, kerana molekul DNA diperlukan untuk sintesis protein dan RNA. Mari kita ingat bahawa dogma pusat biologi mencadangkan bahawa DNA ditranskripsikan ke RNA dan ini ditranskripsikan ke protein (ada pengecualian yang diketahui untuk premis ini, seperti retrovirus).

Jadi bagaimana biomolekul ini terbentuk dari monomernya (asid amino dan nukleotida) tanpa kehadiran DNA?

Nasib baik, penemuan ribozim berjaya menjelaskan paradoks ini. Molekul-molekul ini adalah RNA pemangkin. Ini menyelesaikan masalah kerana molekul yang sama dapat menjadi pemangkin dan membawa maklumat genetik. Inilah sebabnya mengapa terdapat hipotesis dunia RNA primitif.

RNA yang sama dapat mereplikasi dirinya sendiri dan mengambil bahagian dalam pembentukan protein. DNA boleh datang dengan cara sekunder dan dipilih sebagai molekul pewarisan berbanding RNA.

Fakta ini boleh berlaku kerana beberapa sebab, terutamanya kerana DNA kurang reaktif dan lebih stabil daripada RNA.

Kesimpulannya

Kesimpulan utama reka bentuk eksperimen ini dapat diringkaskan dengan pernyataan berikut: molekul organik kompleks mungkin berasal dari molekul anorganik yang lebih sederhana, jika mereka terdedah kepada keadaan atmosfer primitif yang seharusnya seperti voltan tinggi, sinaran ultraviolet dan rendah kandungan oksigen.

Selanjutnya, terdapat beberapa molekul anorganik yang merupakan calon ideal untuk pembentukan asid amino dan nukleotida tertentu.

Eksperimen ini membolehkan kita memerhatikan bagaimana blok bangunan organisma hidup, dengan andaian bahawa persekitaran primitif sesuai dengan kesimpulan yang dijelaskan.

Sangat mungkin bahawa dunia sebelum munculnya kehidupan mempunyai komponen yang lebih banyak dan kompleks daripada yang digunakan oleh Miller.

Walaupun tampaknya tidak masuk akal untuk mencadangkan asal usul kehidupan bermula dari molekul sederhana seperti itu, Miller dapat mengesahkannya dengan percubaan yang halus dan cerdik.

Kritikan terhadap eksperimen

Masih ada perdebatan dan kontroversi mengenai hasil eksperimen ini dan tentang bagaimana sel pertama berasal.

Pada masa ini dipercayai bahawa komponen yang digunakan Miller untuk membentuk suasana primitif tidak sesuai dengan kenyataannya. Pandangan yang lebih moden memberikan gunung berapi peranan penting dan mencadangkan agar gas yang dihasilkan oleh struktur ini menghasilkan mineral.

Titik utama eksperimen Miller juga telah dipersoalkan. Sebilangan penyelidik berpendapat bahawa atmosfera tidak banyak mempengaruhi penciptaan organisma hidup.

Rujukan

1. Bada, JL, & Cleaves, HJ (2015). Simulasi Ab initio dan eksperimen sintesis prebiotik Miller. Prosiding Akademi Sains Nasional, 112 (4), E342-E342.
2. Campbell, NA (2001). Biologi: Konsep dan hubungan. Pendidikan Pearson.
3. Cooper, GJ, Surman, AJ, McIver, J., Colón - Santos, SM, Gromski, PS, Buchwald, S.,… & Cronin, L. (2017). Miller - Urey Spark-Discharge Eksperimen di Dunia Deuterium. Angewandte Chemie, 129 (28), 8191-8194.
4. Parker, ET, Cleaves, JH, Burton, AS, Glavin, DP, Dworkin, JP, Zhou, M., … & Fernández, FM (2014). Menjalankan eksperimen Miller-Urey. Jurnal eksperimen visualisasi: JoVE, (83).
5. Sadava, D., & Purves, WH (2009). Kehidupan: Sains Biologi. Panamerican Medical Ed.