PERCOBAAN MILLER DAN UREY: DESKRIPSI DAN KEPENTINGAN - BIOLOGI - 2025

The Miller dan Urey terdiri dari produksi molekul organik menggunakan molekul anorganik sederhana sebagai bahan awal dalam kondisi tertentu. Tujuan dari percobaan ini adalah untuk menciptakan kembali kondisi kuno planet Bumi.

Tujuan rekreasi tersebut adalah untuk memverifikasi kemungkinan asal usul biomolekul. Memang, simulasi mencapai produksi molekul - seperti asam amino dan asam nukleat - penting untuk organisme hidup.

Sebelum Miller dan Urey: Perspektif Sejarah

Penjelasan tentang asal mula kehidupan selalu menjadi topik yang diperdebatkan secara intens dan kontroversial. Selama Renaisans, diyakini bahwa kehidupan muncul secara tiba-tiba dan entah dari mana. Hipotesis ini dikenal sebagai generasi spontan.

Belakangan, pemikiran kritis para ilmuwan mulai berkecambah dan hipotesis itu dibuang. Namun, pertanyaan yang diajukan di awal masih belum jelas.

Pada 1920-an, para ilmuwan pada masa itu menggunakan istilah "sup primordial" untuk menggambarkan lingkungan samudra hipotetis tempat kehidupan mungkin berasal.

Masalahnya adalah dalam mengusulkan asal mula logis dari biomolekul yang memungkinkan kehidupan (karbohidrat, protein, lipid dan asam nukleat) dari molekul anorganik.

Sudah di tahun 1950-an, sebelum percobaan Miller dan Urey, sekelompok ilmuwan berhasil mensintesis asam format dari karbon dioksida. Penemuan yang luar biasa ini dipublikasikan di jurnal bergengsi Science.

Terdiri dari apa?

Pada tahun 1952, Stanley Miller dan Harold Urey merancang protokol eksperimental untuk mensimulasikan lingkungan primitif dalam sistem cerdik dari tabung kaca dan elektroda konstruksi mereka sendiri.

Sistem itu terdiri dari satu termos air, dianalogikan dengan samudra primitif. Terhubung ke labu itu ada lagi komponen lingkungan prebiotik yang seharusnya.

Miller dan Urey menggunakan rasio berikut untuk membuatnya kembali: 200 mmHg metana (CH ₄ ), 100 mmHg hidrogen (H ₂ ), 200 mmHg amonia (NH ₃ ), dan 200 ml air (H ₂ O).

Sistem ini juga memiliki kondensor, yang tugasnya mendinginkan gas seperti biasa dilakukan hujan. Demikian pula, mereka mengintegrasikan dua elektroda yang mampu menghasilkan tegangan tinggi, dengan tujuan menciptakan molekul yang sangat reaktif yang akan mendorong pembentukan molekul kompleks.

Percikan api ini berusaha untuk mensimulasikan kemungkinan petir dan kilat dari lingkungan prebiotik. Peralatan diakhiri dengan bagian berbentuk "U" yang mencegah uap bergerak ke arah sebaliknya.

Percobaan menerima sengatan listrik selama seminggu, pada saat yang sama air dipanaskan. Proses pemanasan mensimulasikan energi matahari.

Hasil

Hari-hari pertama campuran percobaan benar-benar bersih. Selama berhari-hari, campuran tersebut mulai berwarna kemerahan. Pada akhir percobaan, cairan ini berubah menjadi warna merah pekat hampir coklat dan viskositasnya meningkat pesat.

Percobaan mencapai tujuan utamanya dan molekul organik kompleks dihasilkan dari komponen hipotetis atmosfer awal (metana, amonia, hidrogen, dan uap air).

Para peneliti mampu mengidentifikasi jejak asam amino, seperti glisin, alanin, asam aspartat dan asam amino-n-butirat, yang merupakan komponen utama protein.

Keberhasilan eksperimen ini memberikan kontribusi bagi peneliti lain untuk terus mengeksplorasi asal mula molekul organik. Dengan menambahkan modifikasi pada protokol Miller dan Urey, dua puluh asam amino yang diketahui diciptakan kembali.

Nukleotida juga bisa dihasilkan, yang merupakan blok bangunan fundamental dari materi genetik: DNA (asam deoksiribonukleat) dan RNA (asam ribonukleat).

Pentingnya

Eksperimen tersebut berhasil memverifikasi secara eksperimental penampakan molekul organik dan mengusulkan skenario yang cukup menarik untuk menjelaskan kemungkinan asal usul kehidupan.

Namun, dilema yang melekat tercipta, karena molekul DNA diperlukan untuk sintesis protein dan RNA. Mari kita ingat bahwa dogma utama biologi mengusulkan bahwa DNA ditranskripsikan menjadi RNA dan ini ditranskripsikan menjadi protein (ada pengecualian yang diketahui untuk premis ini, seperti retrovirus).

Jadi bagaimana biomolekul ini terbentuk dari monomernya (asam amino dan nukleotida) tanpa adanya DNA?

Untungnya, penemuan ribozim berhasil mengklarifikasi paradoks yang tampak ini. Molekul-molekul ini adalah RNA katalitik. Ini memecahkan masalah karena molekul yang sama dapat mengkatalisasi dan membawa informasi genetik. Inilah mengapa ada hipotesis dunia RNA primitif.

RNA yang sama dapat mereplikasi dirinya sendiri dan berpartisipasi dalam pembentukan protein. DNA bisa datang dengan cara sekunder dan dipilih sebagai molekul pewarisan melalui RNA.

Fakta ini dapat terjadi karena beberapa alasan, terutama karena DNA kurang reaktif dan lebih stabil daripada RNA.

Kesimpulan

Kesimpulan utama dari desain eksperimental ini dapat diringkas dengan pernyataan berikut: molekul organik kompleks dapat berasal dari molekul anorganik yang lebih sederhana, jika terpapar pada kondisi atmosfer primitif yang diharapkan seperti tegangan tinggi, radiasi ultraviolet, dan rendah kandungan oksigen.

Selanjutnya, ditemukan beberapa molekul anorganik yang merupakan kandidat ideal untuk pembentukan asam amino dan nukleotida tertentu.

Eksperimen memungkinkan kita untuk mengamati bagaimana bahan penyusun organisme hidup, dengan asumsi bahwa lingkungan primitif sesuai dengan kesimpulan yang dijelaskan.

Sangat mungkin bahwa dunia sebelum kemunculan kehidupan memiliki lebih banyak komponen dan kompleks daripada yang digunakan oleh Miller.

Meskipun tampaknya tidak masuk akal untuk mengusulkan asal mula kehidupan yang dimulai dari molekul sederhana seperti itu, Miller mampu memverifikasinya dengan eksperimen yang halus dan cerdik.

Kritik terhadap eksperimen

Masih ada perdebatan dan kontroversi tentang hasil percobaan ini dan tentang bagaimana sel pertama berasal.

Saat ini diyakini bahwa komponen yang digunakan Miller untuk membentuk atmosfer primitif tidak sesuai dengan kenyataannya. Pandangan yang lebih modern memberi peran penting pada gunung berapi dan menyatakan bahwa gas yang dihasilkan struktur ini menghasilkan mineral.

Poin kunci dari eksperimen Miller juga dipertanyakan. Beberapa peneliti berpendapat bahwa atmosfer berdampak kecil pada penciptaan organisme hidup.

Referensi

1. Bada, JL, & Cleaves, HJ (2015). Simulasi Ab initio dan eksperimen sintesis prebiotik Miller. Prosiding National Academy of Sciences, 112 (4), E342-E342.
2. Campbell, NA (2001). Biologi: Konsep dan hubungan. Pendidikan Pearson.
3. Cooper, GJ, Surman, AJ, McIver, J., Colón - Santos, SM, Gromski, PS, Buchwald, S.,… & Cronin, L. (2017). Miller - Eksperimen Pelepasan-Percikan Urey di Dunia Deuterium. Angewandte Chemie, 129 (28), 8191-8194.
4. Parker, ET, Cleaves, JH, Burton, AS, Glavin, DP, Dworkin, JP, Zhou, M.,… & Fernández, FM (2014). Melakukan eksperimen Miller-Urey. Jurnal eksperimen yang divisualisasikan: JoVE, (83).
5. Sadava, D., & Purves, WH (2009). Kehidupan: Ilmu Biologi. Panamerican Medical Ed.