تجربة ميلر وأوري: ما كان عليه ، أهمية والاستنتاجات
تتمثل تجربة ميلر وأوري في إنتاج جزيئات عضوية باستخدام جزيئات غير عضوية أبسط كمواد أولية في ظروف معينة. كان الهدف من التجربة هو إعادة خلق ظروف الأجداد لكوكب الأرض.
كانت نية هذا الترفيه للتحقق من الأصل المحتمل للجزيئات الحيوية. في الواقع ، حققت المحاكاة إنتاج جزيئات - مثل الأحماض الأمينية والأحماض النووية - ضرورية للكائنات الحية.
قبل ميلر وأوري: منظور تاريخي
لطالما كان تفسير أصل الحياة موضوعًا مثيرًا للجدل ومناقشات مكثفة. خلال عصر النهضة ، كان يعتقد أن الحياة نشأت فجأة ومن لا شيء. تعرف هذه الفرضية باسم التوليد التلقائي.
في وقت لاحق ، بدأ التفكير النقدي للعلماء في الإنبات وتجاهلت الفرضية. ومع ذلك ، فإن السؤال الذي طرح في البداية لا يزال غير واضح.
في العشرينات من القرن العشرين ، استخدم العلماء في ذلك الوقت مصطلح "الحساء البدائي" لوصف بيئة محيطية افتراضية نشأت فيها الحياة على الأرجح.
كانت المشكلة في اقتراح أصل منطقي للجزيئات الحيوية التي تجعل الحياة ممكنة (الكربوهيدرات والبروتينات والدهون والأحماض النووية) من الجزيئات غير العضوية.
بالفعل في الخمسينيات ، قبل تجارب ميلر وأوري ، تمكنت مجموعة من العلماء من تصنيع حمض الفورميك من ثاني أكسيد الكربون. تم نشر هذا الاكتشاف الهائل في مجلة العلوم المرموقة .
ماذا كان؟
بحلول عام 1952 ، صمم ستانلي ميلر وهارولد أوري بروتوكولًا تجريبيًا لمحاكاة بيئة بدائية في نظام مبتكر من الأنابيب الزجاجية والأقطاب الكهربائية التي تم بناؤها بأنفسهم.
تم تشكيل النظام من قارورة بالماء ، مماثلة للمحيط البدائي. كان متصلاً بتلك القارورة الأخرى التي تحتوي على مكونات البيئة prebiotic المفترضة.
استخدم Miller و Urey النسب التالية لإعادة إنشائها: 200 مم زئبق من الميثان (CH 4 ) و 100 مم زئبق من الهيدروجين (H 2 ) و 200 مم زئبق من الأمونيا (NH 3 ) و 200 مل من الماء (H 2 O).
كان للنظام أيضًا مُكثف ، وكانت مهمته تبريد الغازات كما يفعل المطر عادةً. وبالمثل ، قاموا بدمج اثنين من الأقطاب الكهربائية القادرة على إنتاج الفولتية العالية ، بهدف إنشاء جزيئات شديدة التفاعل التي تحفز تكوين جزيئات معقدة.
سعت هذه الشرر لمحاكاة الأشعة والبرق ممكن من البيئة prebiotic. انتهى الجهاز بجزء على شكل حرف "U" منع البخار من السير في الاتجاه المعاكس.
تلقت التجربة صدمة كهربائية لمدة أسبوع ، في نفس الوقت الذي يتم فيه تسخين الماء. عملية التدفئة محاكاة الطاقة الشمسية.
النتائج
في الأيام الأولى ، كان مزيج التجربة نظيفًا تمامًا. على مدار الأيام ، بدأ الخليط يتحول إلى اللون المحمر. في نهاية التجربة ، اتخذ هذا السائل لونًا أحمر كثيفًا وبنيًا تقريبًا ، وزادت اللزوجة بشكل ملحوظ.
حققت التجربة هدفها الرئيسي وتم توليد جزيئات عضوية معقدة من المكونات الافتراضية للجو البدائي (الميثان والأمونيا والهيدروجين وبخار الماء).
تمكن الباحثون من التعرف على آثار الأحماض الأمينية ، مثل الجليكاين ، والألانين ، وحمض الأسبارتيك وحمض الأميني - ن بوتريك ، وهي المكونات الرئيسية للبروتينات.
ساهم نجاح هذه التجربة في مواصلة الباحثين الآخرين استكشاف أصل الجزيئات العضوية. بإضافة تعديلات على بروتوكول ميلر وأوري ، تم إعادة تكوين الأحماض الأمينية العشرين المعروفة.
كان من الممكن أيضًا توليد النيوكليوتيدات ، وهي اللبنات الأساسية للمادة الوراثية: الحمض النووي (الحمض النووي الريبي النووي) والحمض النووي الريبي (الحمض النووي الريبي).
أهمية
أثبتت التجربة بشكل تجريبي ظهور الجزيئات العضوية وتقترح سيناريو جذابًا للغاية لشرح أصل الحياة المحتمل.
ومع ذلك ، يتم إنشاء معضلة الكامنة ، لأن جزيء الحمض النووي ضروري لتوليف البروتينات والحمض النووي الريبي. أذكر أن العقيدة المركزية لعلم الأحياء تقترح أن يتم نسخ الحمض النووي إلى الحمض النووي الريبي وهذا يتم نقله إلى بروتينات (الاستثناءات لهذا الافتراض معروفة ، مثل الفيروسات القهقرية).
لذلك ، كيف يتم تشكيل هذه الجزيئات الحيوية من المونومرات الخاصة بهم (الأحماض الأمينية والنيوكليوتيدات) دون وجود الحمض النووي؟
لحسن الحظ ، تمكن اكتشاف الريبوزيمات من توضيح هذه المفارقة الواضحة. هذه الجزيئات هي الحمض النووي الريبي الحفاز. هذا يحل المشكلة لأن نفس الجزيء يمكن أن يحفز ويحمل المعلومات الوراثية. هذا هو السبب في وجود فرضية العالم RNA البدائية.
الحمض النووي الريبي نفسه يمكنه تكرار نفسه والمشاركة في تكوين البروتينات. يمكن أن يأتي الحمض النووي بشكل ثانوي ويتم اختياره كجزيء من الميراث على الحمض النووي الريبي.
يمكن أن يحدث هذا لعدة أسباب ، وذلك أساسًا لأن الحمض النووي أقل تفاعلًا وأكثر استقرارًا من الحمض النووي الريبي.
الاستنتاجات
يمكن تلخيص الاستنتاج الرئيسي لهذا التصميم التجريبي بالعبارة التالية: يمكن أن تنشأ جزيئات عضوية معقدة من جزيئات غير عضوية أبسط ، إذا تعرضت لظروف الغلاف الجوي المفترض مثل الفولتية العالية والإشعاع فوق البنفسجي والمنخفضة محتوى الأكسجين.
بالإضافة إلى ذلك ، تم العثور على بعض الجزيئات غير العضوية التي تعتبر مرشحة مثالية لتشكيل بعض الأحماض الأمينية والنيوكليوتيدات.
تتيح لنا التجربة أن نلاحظ كيف يمكن أن يكون تكوين كتل الكائنات الحية ، على افتراض أن البيئة البدائية تتوافق مع الاستنتاجات الموصوفة.
من المحتمل جدًا أن يحتوي العالم قبل ظهور الحياة على مكونات أكثر تعقيدًا من تلك التي يستخدمها ميلر.
على الرغم من أنه من غير المعقول اقتراح أصل الحياة بناءً على هذه الجزيئات البسيطة ، إلا أن ميلر يمكنه إثبات ذلك بتجربة خفية ومبدعة.
النقاد لهذه التجربة
لا تزال هناك مناقشات وخلافات حول نتائج هذه التجربة وكيف نشأت الخلايا الأولى.
حاليا ، يعتقد أن المكونات التي استخدمها ميلر لتشكيل الغلاف الجوي البدائي لا تتوافق مع الواقع. رؤية أكثر حداثة تعطي البراكين دورًا مهمًا وتقترح أن الغازات التي تنتجها هذه الهياكل معادن.
وهناك نقطة أساسية في تجربة ميلر قد تم استجوابها أيضًا. يعتقد بعض الباحثين أن الغلاف الجوي كان له تأثير ضئيل على تكوين الكائنات الحية.
