EL EXPERIMENTO DE STANLEY MILLER Y UREY
El experimento de Miller y Urey1 2 representa el inicio de la
abiogénesis experimental, y la primera comprobación de que se
pueden formar espontaneamente moléculas organicas a partir
de sustancias inorganicas simples en condiciones ambientales adecuadas.3
4 Fue llevado a cabo en 1952 por Stanley Miller y Harold Clayton Urey en la
Universidad de Chicago. El experimento fue clave para apoyar la teoría del caldo primordial en el
origen de la vida.5 6
Según este experimento la síntesis de compuestos
organicos, como
los aminoacidos, debió ser facil en la Tierra primitiva.
Otros investigadores –siguiendo este
procedimiento y variando el tipo y las cantidades de las sustancias que
reaccionan- han producido algunos componentes simples de los acidos
nucleicos y hasta ATP. Esta experiencia abrió una nueva rama de la biología, la exobiología. Desde entonces, los nuevos conocimientos sobre el ADN y el ARN.
Condiciones prebióticas en otros planetas y el anuncio de posibles
fósiles bacterianos encontrados en meteoritos provenientes de Marte (como
el ALH 84001), han renovado la cuestión del origen de la vida.
EL EXPERIMENTO
En el experimento seusó agua(H2O), metano
(CH4), amoniaco(NH3) e hidrógeno (H2). Estas sustancias químicas
fueron selladas dentro de un conjunto estéril
de tubos y recipientes de cristal conectados entre sí en circuito
cerrado. Uno de los recipientes estaba medio lleno de agua líquida y
otro contenía un par de electrodos. Se
calentó el agua líquida para que se evaporase, y los electrodos
emitían descargas eléctricas a otros recipientes, que atravesaban
el vapor de agua y los gases de matraz, y que simulaban los rayos que se
producirían en una atmósfera de Tierra primitiva. Después,
la atmósfera del experimento se enfrió
de modo que el vapor de agua condensa de nuevo y las gotas volviesen al primer
recipiente, que se volvía a calentar en un ciclo continuo creando
así la vida de microorganismos.
DESCRIPCIÓN DEL EXPERIMENTO
El experimento consistió, basicamente, en someter una mezcla de
metano, amoníaco, hidrógeno, dióxido de carbono,
nitrógeno y agua a descargas eléctricas de 60.000 voltios a
temperaturas muy altas. Como resultado, se
observó la formación de una serie de moléculas
organicas, entre la que destacan acido acético, glucosa, y
los aminoacidos glicina, alanina, acido glutamico
yacidoaspartico, usados por las células como los pilares
basicos para sintetizar sus proteínas.
En el aparato se introdujo la mezcla gaseosa, el agua se mantenía en
ebullición y posteriormente se realizaba la condensación; las
sustancias se mantenían a través del aparato
mientras dos electrodos producían descargas eléctricas continuas
en otro recipiente.
Proceso de gelación:
Se puede describir la reacción típica sol-gel como la
reacción entre el alginato soluble y el sulfato de calcio y la
formación de un gel de alginato calcico insoluble.
Estructuralmente, los iones de calcio sustituyen a los iones de sodio o potasio
de dos moléculas adyacentes para producir un
complejo entrecruzado o una red de polímero. La formación del
alginato de calcio es tan rapida que no permite un tiempo de trabajo
suficiente. Por tanto. Ademas del alginato
soluble y del
sulfato calcico, se añade a la solución una tercera sal
soluble en agua (p. ej., fosfato trisodico) para
prolongar dicho tiempo de trabajo. Lo que sucede es que el sulfato calcico
reacciona con esta sal en lugar de con el alginato soluble mientras aun haya
fosfato trisodico sin reaccionar.
Manipulación
El método normal de presentación de los materiales es en grandes
botes. Suelen proporcionarse cucharas para medir el
polvo y se utilizan vasitos deplastico para medir el volumen correcto de
agua. Un método alternativo de
presentación del
alginato es en pequeñas bolsitas de polvo. El
contenido de cada bolsita es suficiente para una impresión. El operador simplemente añade el volumen preciso de agua.
Esto asegura una correcta concentración de
ingredientes en cada impresión. Los materiales presentados en
botes tienen la tendencia a sufrir separación, dado que los ingredientes
mas densos caen
al fondo del
recipiente. Esto debe contrarrestarse invirtiendo el recipiente antes del uso, lo que también
impide la compactación del
polvo y asegura que se utilice un volumen reproducible de material en cada
mezcla. Después de calcular las proporciones, el polvo
y el agua se mezclan en una taza de plastico para mezclas
ayudandose con una espatula de hoja ancha. Para conseguir una mezcla completa y un
sol de alginato de consistencia cremosa se requiere una espatulación
rapida. El material se prepara en cubetas estandar o cubetas
especiales y se utilizan un adhesivo para contribuir a
la retención del
material de impresión a la cubeta.
Reacción de fraguado
Al mezclar y espatular el polvo y el agua se forma un
sol de alginato. El fosfato sódico, presente en el
polvo se disuelve con facilidad en agua, mientras que el yeso es poco soluble
(solubilidad aprox. 0.2%).
El alginato sódico reacciona directamente con los iones calcicos
derivados de la disolución del yeso para formar alginato
calcico. La sustitución de sodiomonovalente por calcio divalente
origina enlaces cruzados de las cadenas de alginato y da lugar a la
conversión del
material de forma de sol a forma gel. Conforme avanza la reacción del
fraguado y aumenta el grado de enlaces cruzados, el gel empieza a desarrollar
propiedades elasticas.
El fosfato sódico desempeña un
importante papel en el control de las características de fraguado de los
materiales de alginato. Reacciona rapidamente con los iones
calcicos insolubles
3Ca2+ + 2Na3PO4 Ca3(PO4)2+6Na+
Esta reacción rechaza el aporte de iones calcicos requeridos para
completar los enlaces cruzados de las cadenas de alginato, y de esta forma
prolonga el tiempo de trabajo del
material. Cuando todo el fosfato sódico ha reaccionado, los iones de
calcio quedan disponibles para r
Después que la mezcla había circulado a través del
aparato, por medio de una llave se extraían muestras para analizarlas.
En éstas se encontraron, como se ha mencionado, varios
aminoacidos, un carbohidrato y algunos otros compuestos
organicos. El experimento ha sido repetido en
múltiples ocasiones, obteniendo compuestos organicos diversos.
Sin embargo, aún no se han obtenido
proteínas.
En 2008, otros investigadores encontraron el aparato que
Miller usó en sus tempranos experimentos y analizaron el material
remanente usando técnicas modernas mas sensibles. Los
experimentos habían incluido la simulación de otros ambientes, no
publicados en su momento, como gases liberados en erupciones
volcanicas. El analisis posterior encontró mas
aminoacidos y otros compuestos de interés que los mencionados en el
experimento publicado
