- Antes de Miller e Urey: Perspectiva Histórica
- Em que consiste?
- Resultados
- Importância
- Conclusões
- Críticas ao experimento
- Referências
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 era recriar as antigas condições do planeta Terra.
A intenção dessa recriação era verificar a possível origem das biomoléculas. Na verdade, a simulação alcançou a produção de moléculas - como aminoácidos e ácidos nucléicos - essenciais para os organismos vivos.
Antes de Miller e Urey: Perspectiva Histórica
A explicação da origem da vida sempre foi um tema intensamente debatido e polêmico. Durante a Renascença, acreditava-se que a vida se originou repentinamente e do nada. Essa hipótese é conhecida como geração espontânea.
Mais tarde, o pensamento crítico dos cientistas começou a germinar e a hipótese foi descartada. No entanto, a questão colocada no início permaneceu obscura.
Na década de 1920, 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 tornam a vida possível (carboidratos, proteínas, lipídios e ácidos nucléicos) a partir de moléculas inorgânicas.
Já na década de 1950, antes dos experimentos de Miller e Urey, um grupo de cientistas conseguiu sintetizar ácido fórmico a partir do dióxido de carbono. Esta descoberta formidável foi publicada na prestigiosa revista Science.
Em que consiste?
Em 1952, Stanley Miller e Harold Urey desenvolveram um protocolo experimental para simular um ambiente primitivo em um sistema engenhoso de tubos de vidro e eletrodos de sua própria construção.
O sistema consistia em um frasco de água, análogo ao oceano primitivo. Conectado àquele frasco estava outro com os componentes do suposto ambiente pré-biótico.
Miller e Urey usaram as seguintes relações para recriá-lo: 200 mmHg de metano (CH 4), 100 mmHg de hidrogênio (H 2), 200 mmHg de amônia (NH 3) e 200 ml de água (H 2 O).
O sistema também tinha um condensador, cuja função era resfriar os gases como a chuva normalmente faria. Da mesma forma, integraram dois eletrodos capazes de produzir altas tensões, com o objetivo de criar moléculas altamente reativas que promovessem a formação de moléculas complexas.
Essas faíscas procuraram simular possíveis relâmpagos e raios do ambiente pré-biótico. O aparelho terminava em uma parte em forma de “U” que impedia o vapor de viajar na direção reversa.
O experimento recebeu choques elétricos por uma semana, ao mesmo tempo em que a água era aquecida. O processo de aquecimento simula a energia solar.
Resultados
Nos primeiros dias a mistura do experimento estava totalmente limpa. Com o passar dos dias, a mistura começou a adquirir uma coloração avermelhada. Ao final do experimento, esse líquido adquiriu uma intensa cor vermelha quase marrom e sua viscosidade aumentou notavelmente.
O experimento atingiu seu objetivo principal e moléculas orgânicas complexas foram geradas a partir de componentes hipotéticos da atmosfera primitiva (metano, amônia, hidrogênio e vapor d'água).
Os pesquisadores conseguiram identificar vestígios 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 que outros pesquisadores continuassem 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 de construção fundamentais do material genético: DNA (ácido desoxirribonucléico) e RNA (ácido ribonucléico).
Importância
O experimento conseguiu verificar experimentalmente o surgimento de moléculas orgânicas e propõe um cenário bastante atraente para explicar a possível origem da vida.
No entanto, um dilema inerente é criado, pois a molécula de DNA é necessária para a síntese de proteínas e RNA. Lembremos que o dogma central da biologia propõe que o DNA seja transcrito para RNA e este seja transcrito para proteínas (existem exceções conhecidas a essa premissa, como os retrovírus).
Então, como essas biomoléculas são formadas a partir de seus monômeros (aminoácidos e nucleotídeos) sem a presença de DNA?
Felizmente, a descoberta das ribozimas conseguiu esclarecer esse aparente paradoxo. Essas moléculas são RNAs catalíticos. Isso resolve o problema, pois a mesma molécula pode catalisar e transportar informações genéticas. É por isso que existe a hipótese do mundo primitivo do RNA.
O mesmo RNA pode se replicar e participar da formação de proteínas. O DNA pode vir de uma forma secundária e ser selecionado como uma molécula de herança sobre o RNA.
Esse fato pode ocorrer por diversos motivos, principalmente porque o DNA é menos reativo e mais estável que o RNA.
Conclusões
A principal conclusão desse desenho experimental pode ser resumida com a seguinte afirmação: moléculas orgânicas complexas podem ter sua origem em moléculas inorgânicas mais simples, se forem 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 poderiam ter sido os blocos de construção dos organismos vivos, assumindo que o ambiente primitivo se conformava com as conclusões descritas.
É muito provável que o mundo antes do surgimento da vida tivesse componentes mais numerosos e complexos do que aqueles usados por Miller.
Embora pareça implausível propor a origem da vida a partir de moléculas tão simples, Miller foi capaz de verificá-la com um experimento sutil e engenhoso.
Críticas ao experimento
Ainda há debates e controvérsias sobre os resultados desse experimento e sobre como as primeiras células se originaram.
Atualmente, acredita-se que os componentes que Miller usou para formar a atmosfera primitiva não correspondiam à realidade dela. Uma visão mais moderna atribui aos vulcões um papel importante e propõe que os gases que essas estruturas produzem minerais.
Um ponto-chave da experiência de Miller também foi questionado. Alguns pesquisadores acham que a atmosfera teve pouco impacto na criação dos organismos vivos.
Referências
- Bada, JL, & Cleaves, HJ (2015). Simulações ab initio e o experimento de síntese prebiótica de Miller. Proceedings of the National Academy of Sciences, 112 (4), E342-E342.
- Campbell, NA (2001). Biologia: Conceitos e relações. Pearson Education.
- Cooper, GJ, Surman, AJ, McIver, J., Colón - Santos, SM, Gromski, PS, Buchwald, S.,… & Cronin, L. (2017). Miller - Experimentos de descarga de faíscas de Urey no mundo de deutério. Angewandte Chemie, 129 (28), 8191-8194.
- Parker, ET, Cleaves, JH, Burton, AS, Glavin, DP, Dworkin, JP, Zhou, M.,… & Fernández, FM (2014). Conduzindo experimentos Miller-Urey. Jornal de experimentos visualizados: JoVE, (83).
- Sadava, D., & Purves, WH (2009). Vida: A Ciência da Biologia. Panamerican Medical Ed.