Eksperimentong Miller-Urey

Mula sa Wikipediang Tagalog, ang malayang ensiklopedya
Tumalon sa: nabigasyon, hanapin
Ang isinagawang eksperimento

Ang eksperimentong Miller–Urey[1] (o eksperimentong Urey–Miller)[2] ay isang eksperimento na gumaya sa mga pinaniwalaang kondisyon ng maagang mundo. Ito ay sinubok upang maunawaan ang mga kimikal na pinagmulan ng buhay. Sa spesipiko, sinubok ng eksperimentong ito ang hipotesis nina Alexander Oparin at J. B. S. Haldane na ang mga kondisyon ng primitibong mundo ay pumabor sa mga reaksiyong kimikal na nag-synthesize ng mga kompuwestong organiko mula sa mga prekursor na inorganiko. Ito ay itinuring na isang klasikong eksperimento na nauukol sa abiohenesis na pangeksperimento at isinagawa nooong 1953[3] nina Stanley Miller at Harold Urey sa University of Chicago at kalaunan sa University of California, San Diego na inilimbag nang sumunod na taon.[4][5][6]

Pagkatapos ng kamatayan ni Miller noong 2007, naipakita ng mga siyentipikong sumiyasat sa mga nakasarang vial na naingatan mula sa mga orihinal na eksperimento na may aktuwal na mga 20 iba ibang mga asidong amino na nalikha sa orihinal na eksperimento ni Miller. Ito ay mas marami sa orihinal na naiulat at higit sa 20 na umiiral sa kalikasan sa buhay.[7] Ang mga karagdagang mga eksperimento na gumamit ng mga gaas na carbon dioxide (CO2), nitrogen (N2), hydrogen sulfide (H2S), at sulfur dioxide (SO2) na maaaring bumubuo ng atmospero ng maagang mundo ay lumikha pa ng mas maraming mga iba ibang mga molekular bilang karagdagan sa mga nabuo sa orihinal na eksperimentong Miller-Urey.

Eksperimento[baguhin]

Ang eksperimento ay gumamit ng tubig (H2O), methane (CH4), ammonia (NH3), at hydrogen (H2). Ang mga kimikal ay lahat nakaselyo sa loob ng isang sterile na mga boteng flask at mga flask na nakakabit sa isang loop na ang isang flask ay kalahating puno ng likidong tubig at isa pang flask ay naglalaman ng mga electrode. Ang likidong tubig ay ininit upang sanhiin ang ebaporasyon. Ang mga kislap ay pinasilab sa pagitan ng mga electrode upang gayahin ang kidlat sa pamamagitan ng atmospero at water vapor. Pagkatapos ntio, ang atmospero ay muling pinalamig upang ang tubig ay magcondense at pumatak pabalik sa unang flask sa isang patuloy na siklo. Sa loob ng isang araw , ang halong ito ay naging kulay pink at sa dulo ng dalawang linggo ng patuloy na operasyon, ang mga 10–15% ng carbon sa loob ng sistema ay nasa anyo na ng mga kompuwestong organiko. Ang 2 porsiyento ng carbon ay bumuo ng mga asidong amino na ginagamit upang bumuo ng mga protina sa mga buhay na selula. Ang glycine ang pinakasagana rito. Ang mga asukal ay nabuo rin. Ang 18% ng mga molekulang methane ay naging mga biyomolekula at ang natitira ay naging mga hydorcarbon gaya ng bitumen.

Kimika ng eksperimento[baguhin]

Ang mga reaksiyong isang hakbang sa mga sangkap ng halo ay makakalikha ng hydrogen cyanide (HCN), formaldehyde (CH2O),[8][9] at ibang mga aktibong kompuwesto sa pagitan (acetylene, cyanoacetylene, etc.):

CO2 → CO + [O] (atomic oxygen)
CH4 + 2[O] → CH2O + H2O
CO + NH3 → HCN + H2O
CH4 + NH3 → HCN + 3H2 (BMA process)

Ang formaldehyde, ammonia, at HCN ay nagrereact naman sa pamamagitan ng Strecker synthesis upang bumuo ng mga asidong amino at ibang mga biyomolekula:

CH2O + HCN + NH3 → NH2-CH2-CN + H2O
NH2-CH2-CN + 2H2O → NH3 + NH2-CH2-COOH (glycine)

Sa karagdagan, ang tubig at water at formaldehyde ay nagrereact sa pamamagitan ng Butlerov's reaction upang lumikha ng mga iba't ibang mga asukal tulad ng ribose. Ang mga eksperimentong ito ay nagpakitang ang mga simpleng kompuwestong organiko ng mga pantayong bloke ng mga protina at mga makromolekula ay mabubuo mula sa mga gaas na dinagdagan ng enerhiya.

Iba pang mga eksperimento[baguhin]

Ang eksperimentong Miller-Urey ay nagbigay inspirasyon sa maraming mga iba pang eksperimento. Noong 1961, natagapuan ni Joan Oró na ang nucleotide base adenine ay malilikha mula sa hydrogen cyanide (HCN) at ammonia sa isang solusyon ng tubig. Ang kanyang eksperimento ay lumikha ng malaking halaga ng adenine na mga molekulang nabuo mula sa 5 molekular ng HCN.[10] Gayundin, maraming mga asidong amino ang nabubuo mula sa HCN at ammonia sa ilalim ng mga kondisyong ito.[11] Ang mga kalaunang isinagawang eksperimento ay nagpakitang ang ibang mga RNA at DNA nucleobase ay matatamo sa pamamagitan ng ginayang kimikang prebiyotiko na may isang nagbabawas na atmospero.[12]

Ang mas kamakailang mga eksperimento ng mga kimikong sina Jeffrey Bada at Jim Cleaves sa Scripps Institution of Oceanography ng University of California, San Diego (sa La Jolla, CA) ay katulad ng ginawa ni Miller. Gayunpaman, sa mga kasalukuyang modelo ng kondisyon ng maagang mundo ayon kay Bada, ang carbon dioxide at nitrogen (N2) ay lumikha ng mga nitrite na sumira sa mga asidong amino. Gayunpaman, ang maagang mundo ay maaaring may mga malalaking halaga ng mga bakal at mga carbonate mineral na nagawang gawing neutral ang mga epekto ng mga nitrite. Nang isagawa ni Bada ang eksperimento na dinagdagan ng bakal at mga carbonate mineral, ang mga produkto ay mayaman sa mga asidong amino. Ito ay nagmumungkahi na ang pinagmulan ng malalaking mga halaga ng asidong amino ay nangyari sa mundo kahit sa may atmosperong naglalaman ng carbon dioxide at nitrogen.[13]

Ang mga kondisyong katulad sa mga eksperimentong Miller-Urey ay umiiral rin sa ibang mga rehiyon ng sistemang solar na kadalasang naghahalili ng liwanag na ultraviolet para sa kidlat bilang pinagkunang enerhiya para sa mga reaksiyong kimikal. Ang Murchison meteorite na bumagsak sa Murchison, Victoria, Australia noong 1969 ay natagpuang naglamaman ng higit sa 90 iba ibang mga asidong amino. Ang 19 sa mga asidong amino ay matatagpuan sa buhay sa mundo. Ang maagang mundo ay mabigat na binobomba ng mga kometa at ito ay posibleng nagbigay ng mga organikong molekular kasama ng tubig at ibang mga volatile. Ito ay ginamit upang hanguin ang hipotesis na ang pinagmulan ng buhay ay mula sa labas ng mundo na tinawag na panspermia.

Mga sanggunian[baguhin]

  1. Hill HG, Nuth JA (2003). "The catalytic potential of cosmic dust: implications for prebiotic chemistry in the solar nebula and other protoplanetary systems". Astrobiology 3 (2): 291–304. Bibcode 2003AsBio...3..291H. doi:10.1089/153110703769016389. PMID 14577878. 
  2. Balm SP, Hare J.P., Kroto HW (1991). "The analysis of comet mass spectrometric data". Space Science Reviews 56: 185–9. Bibcode 1991SSRv...56..185B. doi:10.1007/BF00178408. 
  3. Bada, Jeffrey L. (2000). "Stanley Miller's 70th Birthday" (PDF). Origins of Life and Evolution of the Biosphere (Netherlands: Kluwer Academic Publishers) 30: 107–12. doi:10.1023/A:1006746205180. Archived from the original noong February 27, 2009. http://web.archive.org/web/20090227093716/http://www.issol.org/miller/70thB-Day.pdf. 
  4. Miller, Stanley L. (May 1953). "Production of Amino Acids Under Possible Primitive Earth Conditions" (PDF). Science 117 (3046): 528–9. Bibcode 1953Sci...117..528M. doi:10.1126/science.117.3046.528. PMID 13056598. http://www.abenteuer-universum.de/pdf/miller_1953.pdf. 
  5. Miller, Stanley L.; Harold C. Urey (July 1959). "Organic Compound Synthesis on the Primitive Earth". Science 130 (3370): 245–51. Bibcode 1959Sci...130..245M. doi:10.1126/science.130.3370.245. PMID 13668555.  Miller states that he made "A more complete analysis of the products" in the 1953 experiment, listing additional results.
  6. A. Lazcano, J. L. Bada (June 2004). "The 1953 Stanley L. Miller Experiment: Fifty Years of Prebiotic Organic Chemistry". Origins of Life and Evolution of Biospheres 33 (3): 235–242. doi:10.1023/A:1024807125069. PMID 14515862. 
  7. BBC: The Spark of Life. TV Documentary, BBC 4, 26 August 2009.
  8. http://www.webcitation.org/query?url=http://www.geocities.com/capecanaveral/lab/2948/orgel.html&date=2009-10-25+16:53:26 Origin of Life on Earth by Leslie E. Orgel
  9. http://books.nap.edu/openbook.php?record_id=11860&page=85 Exploring Organic Environments in the Solar System (2007)
  10. Oró J, Kimball AP (August 1961). "Synthesis of purines under possible primitive earth conditions. I. Adenine from hydrogen cyanide". Archives of biochemistry and biophysics 94: 217–27. doi:10.1016/0003-9861(61)90033-9. PMID 13731263. 
  11. Oró J, Kamat SS (April 1961). "Amino-acid synthesis from hydrogen cyanide under possible primitive earth conditions". Nature 190 (4774): 442–3. Bibcode 1961Natur.190..442O. doi:10.1038/190442a0. PMID 13731262. 
  12. Oró J (1967). Fox SW. ed. Origins of Prebiological Systems and of Their Molecular Matrices. New York Academic Press. pp. 137. 
  13. Fox, Douglas (2007-03-28). "Primordial Soup's On: Scientists Repeat Evolution's Most Famous Experiment". Scientific American (Scientific American Inc.). http://www.sciam.com/article.cfm?id=primordial-soup-urey-miller-evolution-experiment-repeated. Nakuha noong 2008-07-09. 
    doi:10.1007/s11084-007-9120-3
    This citation will be automatically completed in the next few minutes. You can jump the queue or expand by hand pdf