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- En primer lugar, veremos la definición del experimento Miller-Urey.
- Después, hablaremos de los resultados del experimento de Miller-Urey.
- Después, exploraremos la importancia del experimento de Miller-Urey.
La definición del experimento de Miller-Urey
Empecemos por examinar la definición del experimento de Miller-Urey.
El experimento de Miller-Urey es un experimento terrestre de probeta clave que dio el pistoletazo de salida a la investigación basada en pruebas sobre el origen de la vida en la Tierra.
El experimento de Miller-Urey fue un experimento que puso a prueba la Hipótesis de Oparin-Haldane que era, en aquel momento, una teoría muy apreciada sobre la evolución de la vida en la Tierra a través de la evolución química.
¿Qué era la Hipótesis Oparin-Haldane?
La Hipótesis Oparin-Haldane sugería que la vida surgió a partir de una serie de reacciones paso a paso entre la materia inorgánica impulsadas por un gran aporte de energía. Estas reacciones produjeron inicialmente los "ladrillos" de la vida (por ejemplo, aminoácidos y nucleótidos), luego moléculas cada vez más complejas hasta que surgieron las formas de vida primitivas.
Miller y Urey se propusieron demostrar que las moléculas orgánicas podían producirse a partir de las moléculas inorgánicas simples presentes en la sopa primordial, como proponía la Hipótesis de Oparin-Haldane.
Figura 1. Harold Urey realizando un experimento.
Ahora nos referimos a sus experimentos como el Experimento Miller-Urey y atribuimos a los científicos el mérito de haber descubierto la primera prueba significativa del origen de la vida mediante evolución química.
La Hipótesis Oparin-Haldane -nótese que este punto es importante- describía la aparición de la vida en los océanos y encondiciones atmosféricas reductoras ricas en metano . Éstas fueron las condiciones que Miller y Urey intentaron imitar.
Atmósfera reductora: Atmósfera carente de oxígeno en la que la oxidación no puede producirse, o se produce a niveles muy bajos.
Atmósferaoxidante: Una atmósfera rica en oxígeno en la que las moléculas en forma de gases liberados y el material de la superficie se oxidan a un estado superior.
Miller y Urey intentaron recrear las condiciones atmosféricas primordiales reductoras expuestas por Oparin y Haldane (Figura 2) combinando cuatro gases en un entorno cerrado:
Vapor de agua
Metano
Amoníaco
Hidrógeno molecular
A continuación, la pareja de científicos estimuló su atmósfera de imitación con pules eléctricos para simular la energía proporcionada por los rayos, los rayos UV o los respiraderos hidrotermales y dejaron el experimento en marcha para ver si se formaban los componentes básicos de la vida.
Resultados del experimento de Miller-Urey
Tras funcionar durante una semana, el líquido que simulaba el océano en el interior de su aparato adquirió un color negro parduzco.
El análisis de la solución realizado por Miller y Urey demostró que se habían producido complejas reacciones químicas escalonadas que habían formado moléculas orgánicas simples, incluidos los aminoácidos, lo que demostraba que las moléculas orgánicas podían formarse en las condiciones establecidas en la hipótesis de Oparin-Haldane.
Antes de estos descubrimientos, los científicos pensaban que los componentes básicos de la vida, como los aminoácidos, sólo podían ser producidos por la vida, dentro de un organismo.
Con ello, el Experimento Miller-Urey produjo la primera prueba de que las moléculas orgánicas podían producirse espontáneamente sólo a partir de moléculas inorgánicas, sugiriendo que la sopa primordial de Oparin podría haber existido en algún momento de la historia antigua de la Tierra.
Sin embargo, el experimento de Miller-Urey no respaldó plenamente la hipótesis de Oparin-Haldane, ya que sólo probó lasetapas iniciales de la evolución química y no profundizó en el papel de los coacervados y la formación de membranas.
El experimento de Miller-Urey desacreditado
El experimento de Miller-Urey se basó en el modelo y recreó las condiciones establecidas por la Hipótesis de Oparin-Haldane. Principalmente recreaba las condiciones atmosféricas reductoras que la pareja anterior estipulaba que eran cruciales para la formación de la vida primitiva.
Aunque recientes análisis geoquímicos de la atmósfera primigenia de la Tierra pintan un panorama distinto...
Los científicos piensan ahora que la atmósfera primordial de la Tierra estaba compuesta principalmente por dióxido de carbono y nitrógeno: una composición atmosférica muy distinta de la atmósfera pesada de amoníaco y metano que recrearon Miller y Urey.
Ahora se cree que estos dos gases que aparecían en su experimento inicial se encontraban en una concentración muy baja, ¡si es que estaban presentes!
El experimento de Miller-Urey se somete a más pruebas
En 1983, Miller intentó recrear su experimento utilizando la mezcla actualizada de gases, pero no consiguió producir mucho más que unos pocos aminoácidos.
Más recientemente, unos químicos estadounidenses han vuelto a repetir el famoso Experimento Miller-Urey utilizando las mezclas gaseosas más precisas.
Aunque sus experimentos arrojaron un resultado similarmente pobre en aminoácidos, observaron que se formaban nitratos en el producto. Estos nitratos eran capaces de descomponer los aminoácidos tan rápidamente como se formaban, pero en las condiciones de la Tierra primigenia el hierro y los minerales carbonatados habrían reaccionado con estos nitratos antes de que tuvieran la oportunidad de hacerlo.
Añadiendo estas sustancias químicas cruciales a la mezcla se obtiene una solución que, aunque no es tan compleja como los hallazgos iniciales del Experimento Miller-Urey, es abundante en aminoácidos.
Estos descubrimientos han renovado la esperanza de que la continuación de los experimentos permita precisar aún más las hipótesis, los escenarios y las condiciones probables del origen de la vida en la Tierra.
Desacreditando el experimento de Miller-Urey: Productos químicos del espacio
Aunque el Experimento de Miller-Urey demostró que se puede producir materia orgánica sólo a partir de materia inorgánica, algunos científicos no están convencidos de que esto sea una prueba suficientemente sólida del origen de la vida sólo mediante evolución química. El Experimento de Miller-Urey no consiguió producir todos los componentes básicos necesarios para la vida: algunos nucleótidos complejos aún no se han producido ni siquiera en experimentos posteriores.
La respuesta de la competencia a cómo surgieron estos bloques de construcción más complejos es: materia procedente del espacio. Muchos científicos creen que estos nucleótidos complejos podrían haber sido traídos a la Tierra a través de colisiones de meteoritos, y que desde allí evolucionaron hasta convertirse en la vida que hoy ocupa nuestro planeta. Sin embargo, es importante señalar que ésta es sólo una de las muchas teorías sobre el origen de la vida.
Conclusión del Experimento de Miller-Urey
El Experimento de Miller-Urey fue un experimento terrestre de probeta, que recreaba las condiciones atmosféricas primordiales reductoras que se cree estuvieron presentes durante el origen de la vida en la Tierra.
El experimento de Miller-Urey se propuso aportar pruebas a la hipótesis de Oparin-Haldane y ha proporcionado pruebas de la ocurrencia de los primeros pasos simples de la evolución química. Dando validez a las teorías del charco de Darwin y de la sopa primordial de Oparin.
Sin embargo, tal vez sea más importante el campo de los experimentos químicos prebióticos que siguieron. Gracias a Miller y Urey ahora sabemos más de lo que antes se pensaba sobre las posibles formas en que podría haberse originado la vida.
La importancia del Experimento Miller-Urey
Antes de que Miller y Urey realizaran sus famosos experimentos, ideas como el charco de química y vida de Darwin y la sopa primordial de Oparin no eran más que especulaciones.
Miller y Urey idearon una forma de poner a prueba algunas ideas sobre el origen de la vida. Su experimento también ha dado lugar a una gran variedad de investigaciones y experimentos similares que muestran una evolución química parecida en una amplia gama de condiciones y sometida a diferentes fuentes de energía.
El principal componente de todos los organismos vivos son los compuestos orgánicos. Los compuestos orgánicos son moléculas complejas cuyo centro es el carbono. Antes de los descubrimientos del Experimento de Miller-Urey se pensaba que estas complejas sustancias químicas bióticas sólo podían ser producidas por formas de vida.
Sin embargo, el Experimento Miller-Urey fue un momento crucial en la historia de la investigación sobre el origen de la vida en la Tierra, ya que Miller y Urey aportaron la primera prueba de que las moléculas orgánicas podían proceder de moléculas inorgánicas. Con sus experimentos nació todo un nuevo campo de la química, conocido como química prebiótica .
Investigaciones más recientes sobre el aparato utilizado por Miller y Urey han añadido más validez a su experimento. En la década de 1950, cuando se llevó a cabo su famoso experimento, los vasos de precipitados de cristal eran la regla de oro. Pero el vidrio está hecho de silicatos, y esto podría haberse filtrado en el experimento afectando a los resultados.
Desde entonces, los científicos han recreado el experimento de Miller-Urey con vasos de cristal y alternativas de teflón. El teflón no es químicamente reactivo, a diferencia del vidrio. Estos experimentos mostraron la formación de moléculas más complejas con el uso de vasos de cristal. A primera vista, esto parecería poner aún más en duda la aplicabilidad del experimento de Miller-Urey. Sin embargo, los silicatos contenidos en el vidrio son muy similares a los silicatos presentes en la roca terrestre. Por tanto, estos científicos sugieren que la roca primigenia actuó como catalizador del origen de la vida mediante evolución química.3
Experimento de Miller Urey - Puntos clave
- El Experimento Miller-Urey fue un experimento revolucionario que dio origen al campo de la química prebiótica.
- Miller y Urey aportaron la primera prueba de que las moléculas orgánicas podían proceder de moléculas inorgánicas.
- Esta prueba de la evolución química simple transformó las ideas de gente como Darwin y Oparin de especulaciones a hipótesis científicas respetables.
- Aunque ya no se cree que la atmósfera reductora imitada por Miller-Urey refleje la Tierra primigenia, sus experimentos allanaron el camino para seguir experimentando con condiciones y aportes energéticos diferentes.
Referencias
- Kara Rogers, Abiogénesis, Enciclopedia Británica, 2022.
- Tony Hyman et al, En retrospectiva: El origen de la vida, Nature, 2021.
- Jason Arunn Murugesu, Glass flask catalysed famous Miller-Urey origin-of-life experiment, New Scientist, 2021.
- Douglas Fox, Primordial Soup's On: Scientists Repeat Evolution's Most Famous Experiment, Scientific American, 2007.
- Figura 1: Urey (https://www.flickr.com/photos/departmentofenergy/11086395496/) por el Departamento de Energía de EEUU (https://www.flickr.com/photos/departmentofenergy/). Dominio público.
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