Experiência de Miller e Urey: descrição e importância - Ciência - 2023

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o Experiência 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 o Renascimento, 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 o ácido fórmico a partir do dióxido de carbono. Esta formidável descoberta foi publicada na prestigiosa revista Ciência.

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 construídos por eles mesmos.

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 proporções para recriá-lo: 200 mmHg de metano (CH₄), 100 mmHg de hidrogênio (H₂), 200 mmHg de amônia (NH₃) e 200 ml de água (H₂OU).

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 foi adquirindo 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 aparecimento 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 em RNA e este seja transcrito em proteínas (são conhecidas exceções 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 deste desenho experimental pode ser resumida com a seguinte afirmação: moléculas orgânicas complexas podem ter sua origem a partir de 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 permite observar como poderia ser a criação dos blocos de 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 correspondem à realidade. 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

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