Experimento de Miller
•
El estudio científico del origen de la
vida, dentro del pensamiento
evolucionista, es relativamente
reciente. El bioquímico ruso Aleksandr
I. Oparin publicó en 1924 un pequeño
libro que resolvía la tensión que habían
generado los experimentos de Louis
Pasteur sobre la imposibilidad de la
generación espontánea dentro de la
teoría darwinista. Si los organismos
debían aparecer por causas naturales,
según Charles Darwin, y la generación
espontánea de microorganismos no es
posible, como demostró Pasteur,
¿cómo surgieron las primeras células
en la Tierra primitiva?
Oparin propuso que la evolución
biológica habría sido precedida de una
etapa de evolución química, y que en
el planeta primitivo habrían existido las
condiciones físicas y los ingredientes
químicos necesarios para iniciar la
vida. Introdujo la idea de una sopa
primitiva o prebiótica formada por los
compuestos orgánicos disueltos en los
mares como materia prima para la
formación de los primeros seres vivos.
Experimento de Miller
• Las ideas de A. Oparin fueron
bien recibidas entre algunos
biólogos, pero lo más
importante es que generaron
un marco intelectual muy fértil
no sólo para la elaboración de
hipótesis sino también para
diseñar experimentos. Por
primera vez se podía plantear
un intento riguroso de
simulación de condiciones y
procesos relevantes para
nuestra comprensión del
origen de la vida.
• Dichos intentos
experimentales empezaron
después de la segunda guerra
mundial, en la década de
1950.
Experimento de Miller
• Éstos primeros experimentos
intentan demostrar la hipótesis
de los coacervados de Oparin. Se
basan principalmente en
reproducir en un lugar hermético
las condiciones que se dieron en
la Tierra hace millones de años
junto con el caldo o sopa
primitiva, es decir, los elementos
en las proporciones en las que se
encontraban en aquel entonces.
La sopa primitiva era un caldo
rico en elementos y compuestos
orgánicos (carbono, hidrógeno,
nitrógeno) mayoritariamente,
expuestos a radiación ultravioleta
y descargas eléctricas (rayos). El
resultado que esperan obtener
es la generación de unas
estructuras simples de ARN, en
su momento versión primitiva del
ADN, base de las criaturas vivas.
Experimento de Miller
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•
En 1951 Melvin Calvin en Berkeley publicó los resultados de experimentos de reducción de CO2
usando radiación ionizante. Este enfoque experimental fue posible tanto por la disponibilidad de
carbono 14 (carbono radiactivo), que permitía el seguimiento de los productos, como de buenas
fuentes de energía en ciclotrones. Sin embargo, Calvin y sus colaboradores obtuvieron muy pocos
compuestos y de escaso interés biológico.
Al mismo tiempo Harold C. Urey, en su estudio del origen de los planetas, consideraba que la
atmósfera de la Tierra primitiva debía ser reductora y que dichas condiciones serían relevantes para
el origen de la vida, como el mismo Oparin había supuesto.
Experimento de Miller
•
Harold C. Urey pensaba que, en
presencia de las fuentes de energía
adecuadas, esta atmósfera primitiva
sería un medio favorable para las
síntesis orgánicas, y que esto era, en
principio, susceptible de ensayarse
experimentalmente. En un artículo
de Urey, de 1952, donde desarrolla
estas ideas se lee: "Me parece que
sería provechoso realizar
experimentos de producción de
compuestos orgánicos a partir de
agua y metano en presencia de luz
ultravioleta similar a la del Sol.
También valdría la pena probar los
efectos de las descargas eléctricas
sobre las reacciones ya que es
razonable suponer la existencia de
tormentas eléctricas en la atmósfera
reductora“.
Experimento de Miller
• Stanley L. Miller, después de sus estudios de licenciatura en la Universidad
de California en Berkeley, llegó a la Universidad de Chicago a realizar la tesis
doctoral en septiembre de 1951. Poco después asistió a un seminario en el
que Urey exponía su idea de que la atmósfera de la Tierra primitiva debía
parecerse a la de los planetas exteriores del sistema solar: es decir, estaría
formada por metano, amoníaco, hidrógeno molecular y vapor de agua.
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• Stanley Miller visitó a Urey en
septiembre de 1952 y le pidió
trabajar en la simulación de las
síntesis abióticas que él había
propuesto en su conferencia. A
pesar de las negativas iniciales de
Harold C. Urey, Stanley Miller
consiguió convencerle de que lo
intentaría por unos meses con el
compromiso de cambiar de tema
si fracasaba. Urey le pidió que
leyese su artículo reciente sobre
composición de atmósferas, el
libro de Oparin, que Urey
consideraba que era el trabajo
más relevante publicado sobre
ese tema, y un texto de
bioquímica.
Experimento de Miller
• La síntesis prebiótica de
aminoácidos, y diversos
compuestos orgánicos a
partir de los gases
atmosféricos primitivos, se
consideraba un paso previo
para la aparición de las
primeras células. Tras
algunos preparativos,
Stanley Miller diseñó un
aparato de vidrio que ahora
es mundialmente famoso y
se dispuso a hacerlo
funcionar. El experimento
de Miller, ahora considerado
un clásico de la ciencia,
contribuyó en forma
decisiva a transformar el
estudio del origen de la vida
en una disciplina científica.
Experimento de Miller
•
Stanley Miller en su experimento de laboratorio
para demostrar cómo había aparecido la vida, a
partir de circunstancias aleatorias (al azar),
diseñaron un recipiente que contenía la mayoría
de los gases, similares a los existentes en la
atmósfera primitiva de la Tierra (metano,
amoniaco, hidrógeno, etc.) y otro recipiente de
agua que imitaba al océano primitivo. Los
electrodos descargarían un corriente eléctrica
dentro de la cámara llena de gas, simulando los
rayos. Envió descargas eléctricas durante casi
tres días y después analizó el contenido del agua
y encontró que se habían formado una serie de
moléculas orgánicas como ácido aspártico,
ácido glutámico, ácido acético, ácido fórmico,
entre otras moléculas y algunos aminoácidos,
que son los componentes fundamentales con
los que el organismo reconstituye
permanentemente sus proteínas consumidas
por la sola acción de vivir. El experimento Miller
mostró que los aminoácidos se forman bajo
condiciones similares a las del medio ambiente
primitivo de la Tierra. Por lo tanto, había
quedado demostrado, científicamente, que la
vida puede aparecer por azar.
Experimento de Miller
•
En pocas semanas repitió el experimento, analizó los productos y preparó un
manuscrito para la revista Science. La tardanza en la respuesta estuvo a punto de
hacer que Miller enviara los resultados a otra revista. Pero, finalmente, el 15 de
mayo de 1953, Science publicó un breve artículo. En este texto Stanley L. Miller
presentó los primeros resultados de sus experimentos realizados en colaboración
con Harold C. Urey, (quién en un gesto de generosidad extraordinaria, renunció a
figurar como coautor) sobre la simulación de los procesos químicos que pudieron
tener lugar en la Tierra primitiva, antes de la existencia de la vida. El artículo
publicado por Miller inauguraba la química prebiótica como un nuevo enfoque
experimental del estudio científico del origen de la vida.
Experimento de Miller
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Después de cincuenta años de estudio
sabemos que quizás las condiciones
postuladas por Miller no eran las más
representativas de la atmósfera
primitiva, aunque las simulaciones de
Miller nos suministran un buen modelo
de síntesis de compuestos orgánicos.
Por otra parte, el laboratorio de Miller
no ha cesado de aportar datos que
apoyan la idea de que en la Tierra
primitiva abundaban los compuestos
orgánicos. Uno de los más recientes es
la observación de que se obtienen
buenos rendimientos de síntesis
orgánicas en atmósferas de CO
(monóxido de carbono) bombardeadas
con protones, simulando la radiación
cósmica. En definitiva, Miller no sólo
inició la química prebiótica con un
experimento de gran impacto
intelectual, que se ha convertido en un
clásico de la ciencia, sino que con su
trabajo ininterrumpido ha contribuido a
su desarrollo de forma extraordinaria a
lo largo de cinco décadas.
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