¿Qué fue el experimento de Miller y Urey? Descripción e importancia
¿Qué es el experimento de Miller y Urey?
El experimento de Miller y Urey consiste en la producción de moléculas orgánicas usando como material de partida moléculas inorgánicas más simples bajo ciertas condiciones. El objetivo del experimento fue recrear las condiciones ancestrales del planeta Tierra.
La intención de dicha recreación era verificar el posible origen de las biomoléculas. Efectivamente, la simulación logró la producción de moléculas —como aminoácidos y ácidos nucleicos— indispensables para los organismos vivos.
Antes de Miller y Urey: perspectiva histórica
La explicación del origen de la vida siempre ha sido un tópico intensamente debatido y controversial. Durante el Renacimiento se creía que la vida se originaba repentinamente y de la nada. A esta hipótesis se le conoce como generación espontánea.
Posteriormente, el pensamiento crítico de los científicos empezó a germinar y la hipótesis fue descartada. Sin embargo, la incógnita planteada al principio permanecía difusa.
En la década de los 20 los científicos de la época usaban el término “sopa primordial” para describir un ambiente hipotético oceánico en el que, probablemente, tuvo origen la vida.
El problema estaba en proponer un origen lógico de las biomoléculas que hacen posible la vida (carbohidratos, proteínas, lípidos y ácidos nucleicos) a partir de moléculas inorgánicas.
Ya en los años 50, previo a los experimentos de Miller y Urey, un grupo de científicos logró sintetizar ácido fórmico a partir de dióxido de carbono. Este formidable descubrimiento fue publicado en la prestigiosa revista Science.
¿En qué consistió el experimento?
Para el año 1952, Stanley Miller y Harold Urey diseñaron un protocolo experimental para simular un ambiente primitivo en un ingenioso sistema de tubos de vidrio y electrodos construido por ellos mismos.
El sistema estaba formado de un matraz con agua, análogo al océano primitivo. Conectado a ese matraz había otro con los componentes del supuesto ambiente prebiótico.
Miller y Urey usaron las siguientes proporciones para recrearlo: 200 mmHg de metano (CH4), 100 mmHg de hidrógeno (H2), 200 mmHg de amoníaco (NH3) y 200 ml de agua (H2O).
El sistema también contaba con un condensador, cuya labor era enfriar los gases como normalmente lo haría la lluvia. Igualmente, integraron dos electrodos capaces de producir altos voltajes, con el objetivo de crear moléculas altamente reactivas que propiciaran la formación de moléculas complejas.
Estas chispas buscaban simular los posibles rayos y relámpagos del ambiente prebiótico. El aparato terminaba en una parte en forma de “U” que evitaba que el vapor viajara en sentido inverso.
El experimento recibió descargas eléctricas por una semana, al mismo tiempo que el agua se calentaba. El proceso de calentamiento simulaba la energía solar.
Resultados
Los primeros días la mezcla del experimento era totalmente limpia. Con el transcurso de los días, la mezcla empezó a tomar un color rojizo. Al finalizar la experiencia este líquido tomó un color rojo intenso casi marrón y su viscosidad aumentó notablemente.
El experimento consiguió su objetivo principal y se generaron moléculas orgánicas complejas a partir de los componentes hipotéticos de la atmósfera primitiva (metano, amoníaco, hidrógeno y vapor de agua).
Los investigadores lograron identificar trazas de aminoácidos, como glicina, alanina, ácido aspártico y ácido amino-n-butírico, los cuales son los componentes principales de las proteínas.
El éxito de este experimento contribuyó a que otros investigadores siguieran explorando el origen de las moléculas orgánicas. Añadiendo modificaciones al protocolo de Miller y Urey, se lograron recrear los veinte aminoácidos conocidos.
También se pudieron generar nucleótidos, que son los bloques fundamentales del material genético: ADN (ácido desoxirribonucleico) y ARN (ácido ribonucleico).
Importancia
El experimento logró comprobar experimentalmente la aparición de moléculas orgánicas y propone un escenario bastante atractivo para explicar el posible el origen de la vida.
Sin embargo, se crea un dilema inherente, ya que para la síntesis de proteínas y ARN es necesario la molécula ADN. Recordemos que el dogma central de la biología propone que el ADN se transcribe a ARN y este se transcribe a proteínas (se conocen excepciones a esta premisa, como los retrovirus).
Entonces, ¿cómo se forman estas biomoléculas a partir de sus monómeros (aminoácidos y nucleótidos) sin la presencia de ADN?
Afortunadamente, el descubrimiento de las ribozimas logró aclarar esta aparente paradoja. Estas moléculas son ARN catalíticos. Esto resuelve el problema, ya que la misma molécula puede catalizar y portar información genética. Es por ello que existe la hipótesis del mundo de ARN primitivo.
El mismo ARN puede replicarse a sí mismo y participar en la formación de proteínas. El ADN pude venir de manera secundaria y ser seleccionado como molécula de la herencia sobre el ARN.
Este hecho pudo ocurrir por varias razones, principalmente porque el ADN es menos reactivo y más estable que el ARN.
Conclusiones
La conclusión principal de este diseño experimental se puede resumir con la siguiente afirmación: las moléculas orgánicas complejas pudieron tener su origen a partir de moléculas inorgánicas más simples, si son expuestas a las condiciones de la supuesta atmósfera primitiva como altos voltajes, radiación ultravioleta y bajo contenido de oxígeno.
Además, se encontraron algunas moléculas inorgánicas que son candidatas ideales para la formación de ciertos aminoácidos y nucleótidos.
El experimento permite observar cómo pudo ser la creación de los bloques de los organismos vivos, suponiendo que el ambiente primitivo se ajustara a las conclusiones descritas.
Es muy probable que el mundo antes de la aparición de la vida contara con componentes más números y complejos que los empleados por Miller.
Aunque parezca inverosímil proponer el origen de la vida partiendo de moléculas tan simples, Miller pudo comprobarlo con un experimento sutil e ingenioso.
Críticas al experimento
Aún existen debates y controversias sobre los resultados de este experimento y sobre cómo se originaron las primeras células.
Actualmente se cree que los componentes que uso Miller para formar la atmósfera primitiva no se ajustan a la realidad de la misma. Una visión más moderna otorga a los volcanes un papel importante y propone que los gases que estas estructuras producen minerales.
También se ha puesto en duda un punto clave del experimento de Miller. Algunos investigadores piensan que la atmósfera tuvo poco impacto en la creación de los organismos vivos.