밀러와 유레이 실험은 특정 조건 하에서 출발 물질로서 단순한 무기 분자를 이용하여 유기 분자의 생산 구성된다. 실험의 목적은 지구의 고대 상태를 재현하는 것이 었습니다.
상기 재현의 의도는 생체 분자의 가능한 기원을 확인하는 것이었다. 실제로이 시뮬레이션은 살아있는 유기체에 필수적인 아미노산 및 핵산과 같은 분자의 생성을 달성했습니다.
Miller와 Urey 이전 : 역사적 관점
생명의 기원에 대한 설명은 항상 격렬한 논쟁과 논란의 여지가있는 주제였습니다. 르네상스 시대에는 생명이 갑자기 갑자기 시작되었다고 믿었습니다. 이 가설을 자발적 생성이라고합니다.
나중에 과학자들의 비판적 사고가 시작되었고 가설은 폐기되었습니다. 그러나 처음에 제기 된 질문은 여전히 불분명했습니다.
1920 년대에 과학자들은 "원시 수프"라는 용어를 사용하여 생명체의 기원이 된 가상의 해양 환경을 설명했습니다.
문제는 무기 분자에서 생명체 (탄수화물, 단백질, 지질 및 핵산)를 가능하게하는 생체 분자의 논리적 기원을 제시하는 데있었습니다.
이미 1950 년대 밀러와 유리 실험 이전에 과학자 그룹이 이산화탄소에서 포름산을 합성하는 데 성공했습니다. 이 놀라운 발견은 권위있는 학술지 Science에 게재되었습니다.
무엇으로 구성 되었습니까?
1952 년까지 Stanley Miller와 Harold Urey는 독창적 인 유리관 및 자체 제작 전극 시스템에서 원시 환경을 시뮬레이션하기위한 실험 프로토콜을 설계했습니다.
이 시스템은 원시 바다와 유사한 물 플라스크로 구성되었습니다. 그 플라스크에 연결된 것은 프리 바이오 틱 환경의 구성 요소와 함께 또 다른 것이었다.
밀러와 유레이 그것을 다시 다음 비율을 사용했을 메탄 200 mmHg로 (CH 4 ), 수소를 100 mmHg로 (H 2 ), 암모니아를 200 mmHg로 (NH 3 ), 및 200 ml의 물 (H 2 O).
이 시스템에는 일반적으로 비가 내리는 것처럼 가스를 냉각시키는 응축기가 있습니다. 마찬가지로, 그들은 복잡한 분자의 형성을 촉진하는 반응성이 높은 분자를 만드는 것을 목표로 고전압을 생성 할 수있는 두 개의 전극을 통합했습니다.
이 스파크는 프리 바이오 틱 환경에서 가능한 번개와 번개를 시뮬레이션하려고했습니다. 장치는 증기가 역방향으로 이동하는 것을 방지하는 "U"자형 부분으로 끝났습니다.
실험은 물이 가열되는 동시에 일주일 동안 전기 충격을 받았습니다. 난방 과정은 태양 에너지를 시뮬레이션했습니다.
결과
첫날 실험 혼합물은 완전히 깨끗했습니다. 며칠 동안 혼합물이 붉은 색을 띄기 시작했습니다. 실험이 끝났을 때이 액체는 거의 갈색에 가까운 강렬한 적색을 띠고 점도가 눈에 띄게 증가했습니다.
실험은 주요 목적을 달성했으며 초기 대기의 가상 구성 요소 (메탄, 암모니아, 수소 및 수증기)에서 복잡한 유기 분자가 생성되었습니다.
연구진은 단백질의 주성분 인 글리신, 알라닌, 아스파르트 산, 아미노 -n- 부티르산과 같은 미량의 아미노산을 확인할 수있었습니다.
이 실험의 성공은 다른 연구자들이 유기 분자의 기원을 계속 탐구하는 데 기여했습니다. Miller 및 Urey 프로토콜에 수정을 추가하여 알려진 20 개의 아미노산이 재현되었습니다.
DNA (데 옥시 리보 핵산) 및 RNA (리보 핵산)와 같은 유전 물질의 기본 구성 요소 인 뉴클레오티드도 생성 될 수 있습니다.
중요성
이 실험은 유기 분자의 출현을 실험적으로 확인하고 가능한 생명의 기원을 설명하는 매우 매력적인 시나리오를 제안합니다.
그러나 DNA 분자가 단백질과 RNA 합성에 필요하기 때문에 내재 된 딜레마가 발생합니다. 생물학의 중심 교리가 DNA가 RNA로 전사되고 이것이 단백질로 전사된다는 것을 제안한다는 것을 기억합시다 (이 전제에 대한 알려진 예외가 있습니다 (예 : 레트로 바이러스)).
그렇다면 이러한 생체 분자는 DNA없이 어떻게 단량체 (아미노산 및 뉴클레오티드)에서 형성됩니까?
다행히도 리보 자임의 발견은이 명백한 역설을 명확히 해주었다. 이 분자는 촉매 RNA입니다. 이것은 동일한 분자가 유전 정보를 촉매하고 전달할 수 있기 때문에 문제를 해결합니다. 이것이 원시 RNA 세계에 대한 가설이있는 이유입니다.
동일한 RNA가 자신을 복제하고 단백질 형성에 참여할 수 있습니다. DNA는 이차적 방식으로 올 수 있으며 RNA에 대한 유전 분자로 선택 될 수 있습니다.
이 사실은 여러 가지 이유로 발생할 수 있습니다. 주로 DNA가 RNA보다 반응성이 낮고 안정적이기 때문입니다.
결론
이 실험 설계의 주요 결론은 다음과 같은 진술로 요약 할 수 있습니다. 복잡한 유기 분자는 고전압, 자외선 및 저전압과 같은 원시 대기 조건에 노출되면 더 단순한 무기 분자에서 유래 할 수 있습니다. 산소 함량.
또한 특정 아미노산과 뉴클레오티드의 형성에 이상적인 후보 인 일부 무기 분자가 발견되었습니다.
이 실험을 통해 원시 환경이 설명 된 결론에 부합한다고 가정하면 살아있는 유기체의 구성 요소가 어떻게 만들어 졌는지 관찰 할 수 있습니다.
생명이 나타나기 전의 세계는 Miller가 사용한 것보다 더 많고 복잡한 구성 요소를 가지고있을 가능성이 큽니다.
이러한 단순한 분자에서 시작된 생명의 기원을 제안하는 것은 불가능 해 보이지만 밀러는 미묘하고 독창적 인 실험으로 그것을 검증 할 수있었습니다.
실험에 대한 비판
이 실험의 결과와 첫 번째 세포의 기원에 대한 논쟁과 논란이 여전히 있습니다.
현재 Miller가 원시 대기를 형성하는 데 사용한 구성 요소는 현실과 일치하지 않는 것으로 여겨집니다. 보다 현대적인 관점은 화산에 중요한 역할을 부여하고 이러한 구조가 광물을 생성하는 가스를 제안합니다.
밀러의 실험의 요점도 의문을 제기했습니다. 일부 연구자들은 대기가 살아있는 유기체의 생성에 거의 영향을 미치지 않았다고 생각합니다.
참고 문헌
- Bada, JL, & Cleaves, HJ (2015). Ab initio 시뮬레이션 및 Miller 프리 바이오 틱 합성 실험. 국립 과학원 회보, 112 (4), E342-E342.
- 캠벨, NA (2001). 생물학 : 개념과 관계. 피어슨 교육.
- Cooper, GJ, Surman, AJ, McIver, J., Colón ‐ Santos, SM, Gromski, PS, Buchwald, S.,… & Cronin, L. (2017). Miller – 중수소 세계에서 Urey Spark- 방전 실험. Angewandte Chemie, 129 (28), 8191-8194.
- Parker, ET, Cleaves, JH, Burton, AS, Glavin, DP, Dworkin, JP, Zhou, M.,… & Fernández, FM (2014). Miller-Urey 실험 수행. 시각화 실험 저널 : JoVE, (83).
- Sadava, D., & Purves, WH (2009). 생명 : 생물학의 과학. Panamerican Medical Ed.