El experimento Miller – Tercera parte
7.2.2 Los resultados y evaluaciones
Resulto que la bomba de vacío estaba defectuosa, y por esto aún quedaba aire en el dispositivo. Por la chispa de la descarga eléctrica, el Oxigeno con el Hidrógeno o el Metano inyectado, casaron una fuerte reacción exotérmica, que produjo una explosión. La así obtenida solución se analizó por presencia de aldehídos, que son necesarios, para la formación de aminoácidos, según la síntesis de Strecker. Para esto, primeramente se llevó a cabo la prueba de Fehling, una reacción redox. La solución de Fehling se compone de dos reactivos: Fehling I, compuesto de una solución diluida de Sulfato de Cobre (II), y Fehling II que es una solución alcalina de Tartrato de Sodio y Potasio. Ambas soluciones se mezclan a la razón de 1 : 1, formándose con esto una solución de color azul. Los iones de Tartrato atan a los iones de Cu^2+ en forma compleja, de manera que no se precipita Cu(OH)2, en solución básica. Al calentar con aldehídos, los iones de Cobre (II) son reducidos a un intenso rojo ladrillo de Óxido de Cobre (I), que según la cantidad aislada, da como resultado un precipitado verde, amarillo hasta un rojo marrón.
La prueba de Fehling en el ejemplo del Formaldehido
La reacción de comprobación fue positiva y se formó un precipitado rojo, además se realizó una segunda verificación de presencia de aldehídos, la prueba de Schiff. Se trata de una reacción de adición, donde la Fucsina , colorante Trifenilo, formó con ácido sulfuroso, el reactivo incoloro Hidrógeno sulfurado de Fucsina, este reacciona con los aldehídos, a un colorante azul rojizo a rojo violeta
La prueba de Schiff en el ejempoko del Formaldehido
También esta evidencia fue positiva, la solución se tiñó de un color rojizo
____________________
Para probar si además se habían formado aminoácidos, se le agregó una pequeña cantidad de Ninhidrina a una muestra de la solución. La Ninhidrina en presencia de aminoácido alfa, se torna azul a azul violeta. En la reacción la Ninhidrina esta presente como 2,2-dihidroxi-1,3-indandiona. Los aminoácidos son decarboxilados, por una acción un inestable ácido iminocarbónico y es oxidado a un aldehído menor en un átomo de Carbono.
La reacción con Ninhidrina en el ejemplo con Glicina
La reacción de comprobación resulto positiva. Primeramente la muestra probada se tiñó de amarillo y
bajo el efecto del calor se formó una coloración roja marrón.
Esta reacción de color también se emplea, para el desarrollo de aminoácidos en separaciones cromatográfica. Para identificar con mayor seguridad los aminoácidos, he realizado un cromatograma de capa fina. Para esto, en un folio para cromatografía en capa fina con silicagel, en la línea de partida, junto a una gota de la solución, se agregó, para comparar, los aminoácidos Glicina, Alanina, Valina, Serina y ácido Aspártico, y para el corrimiento de la separación se usó una mezcla de Butanol: ácido Acético: agua a la razón de 4 : 1 : 1. Después de rociar con Ninhidrina, los aminoácidos aplicados mostraron manchas muy notorias.
En la franja de escurrimiento correspondiente a la solución [Lösung] (derecha), no apareció ninguna mancha. Presumiblemente la concentración de los aminoácidos fue demasiada reducida, de manera que una gota de la solución no tiene la cantidad suficiente de aminoácidos detectables.
____________________
En el experimento realizado, a pesar de los cambios efectuados del ensayo original, se formaron aldehídos y pequeñas cantidades de aminoácidos. Debido a que el ensayo sólo funcionó durante algunos segundos, los compuestos evidenciados no pudieron, como en el experimento de Miller, haberse formado por reacciones que fueron activados por la acción de las cargas eléctricas. En vista del desarrollo del ensayo, supongo, que la energía, para la síntesis de los aminoácidos, se produjo por la onda de choque de la explosión, pero no puedo excluir una contaminación del equipo. Investigando más descubrí, que la síntesis de aminoácidos por ondas de choque, ya fueron exitosamente eximidos. En 1970 los científicos Nurit y Aktiva Bar-Nun, realizaron un experimento de simulación bajo similares suposiciones de la atmósfera terrestre como Miller y Urey, sin embargo sometieron a la mezcla del gas a un rápido calentamiento seguido de un enfriamiento igualmente rápido, esto causó una onda de choque bajo cuya energía se formaron aminoácidos alfa. El matrimonio de científicos concluyó de esto, que terremotos fueron una fuente de energía primaria, para la síntesis prebiótica de compuestos orgánicos en la tierra primigenia. Estos igualmente, se pudieron haber formado por impactos de meteoritos, truenos y también erupciones volcánicas
En forma similar la formación de aminoácidos, en mi ensayo, pudieron haberse formado por la onda de choque de la explosión.
____________________
Con estas suposiciones me dirigí al Instituto para Astrobiología de la NASA. La
La señora Byrne supone, que el formaldehído se originó de H2O, NH3 y CH4 y se formó por el ataque de Hidróxido de Amonio al Metano. Sin embargo, considero a sus posteriores exposiciones como contradictorias, ya que ella llega a la conclusión de que el pH debe haber aumentado y por lo tanto ser alcalino, a pesar de que en la reacción por ella sugerida, se forman iones de hidronios (H3O+). Yo considero como más plausible, que el aldehído más simple (Formaldehído) se haya originado directamente con la reacción entre Metano y Oxigeno:
Bajo las condiciones altamente energéticas dadas, también se pudieron haber originado una serie de interacciones entra las moléculas formadas H2, NH3, H2O y también con los componentes aire O2 y N2 encerrados.
Las moléculas primero fueron disgregadas en radicales e iones, que luego siguieron reaccionando para formar, entre otras cosas, aldehídos y ácido Cianhídrico. Aquí pudieron haberse generado, por ejemplo, las siguientes reacciones:
____________________
Los compuestos formados se acumularon en el matras pequeño y de acuerdo de la síntesis de Strecker, pudieron formar aminoácidos. Con este ensayo también logré confirmar, lo que ya han demostrado los experimentos posteriores al experimento de Miller: las fuentes de energía y la composición de los gases son muy variables. Incluso la presencia de Oxígeno repercutió positivamente. Por la reacción del gas detonante, durante un corto lapso, hubo suficiente energía disponible, para la formación de radicales e iones que, como ya se describió, pudieron seguir reaccionado, para crear moléculas más complejas. Bajo la suposición, que todo el Oxígeno libre entró en reacción, los aminoácidos formados hubieran podido perdurar por cierto tiempo, en este sistema océano-atmósfera, sin ser destruidos por la oxidación. Sin embargo considero como improbable, que esta detonación, causada por Oxígeno en presencia de Hidrógeno, haya sucedido en la Tierra originaria, ya que se considera como comprobado, la casi no existencia de Oxígeno en la atmósfera primigenia.
____________________
7.3 El segundo ensayo
7.3.1 La realización y observación
Después de haber desinfectado con formalina todas las piezas del equipo, pude armar nuevamente el aparataje y comenzar con la realización de un segundo ensayo. Se realizo en detalle el mismo procedimiento, como en el primer experimento. Mediante una bomba de vacío, en buenas condiciones de funcionamiento, se extrajo el aire a través de la llave de paso del tubo de forma de U, ya que la válvula dispuesta para ello estaba obstruida. Por esta misma llave se adicionaron los gases. Después que el agua entró en ebullición, se puso en acción los electrodos. Para evitar una eventual nueva explosión, todas las uniones fueron selladas con grasa silicona. El ensayo se hizo correr ahora por un lapso de unas 15 horas. Ya después de algunas horas se pudo observar una coloración marrón del agua. Después de cinco días, se acumuló en el tubo U un líquido de color marrón oscuro. El matras grande, causado por la disgregación de los gases, mostró un enturbamiento y una coloración marrón.
Fig. 16: La solución se tiñó de color café
Fig. 17: En el tubo U se acumuló un líquido color marrón
Fig. 18: El matras grande presenta partes turbias de color café
____________________
7.3.2 Los resultados y evaluaciones
Las soluciones de los matraces y del tubo U, fueron examinados en forma separada sobre la existencia de aldehídos mediante la prueba de Fehling, y la de Schiff sobre a presencia de aldehídos y sobre la existencia de aminoácidos mediante Ninhidrina. Todas las comprobaciones fueron positivas. La prueba con la solución de Fehling con la solución del matras, resulto ser más notoria. Aquí se obtuvo un precipitado de un fuerte color rojo, mientras que la muestra del tubo U se tiñó de verde y sólo mostraba trazas de un precipitado rojo. El matras contenía una mayor cantidad de de aldehídos que el tubo U. Las pruebas de Shiff no hicieron notar estas diferencias. Ambas muestras mostraron el mismo color rojo-violeta. También con la reacción con Ninhidrina se obtuvo una clara evidencia. Con la adición de Ninhidrina bajo calentamiento la muestra se tiñó de color violeta, mientras que en las muestras del tubo U, se presentó una coloración roja-marrón.
Lösung aus dem Kolben = Solución del matras
Fehling-Probe = Prueba de Fehling
Schiffsche-Probe = Prueba según Schiff
Ninhydrin-Reaktion = reacción con Ninhidrina
Lösung aus dem U-Rohr = Solución del tubo U
También aquí se apartaron las soluciones del matrás y del tubo U, para analizarlos, al igual que en el primer ensayo, mediante la cromatografía en capa fina, por la presencia de determinados aminoácidos. Los cromatogramas mostraron lo siguiente. En ambos cromatogramas se reconocen nuevamente las manchas de las sustancias de los aminoácidos aplicados para la comparación. En el primer cromatograma en la franja derecha, donde se aplicó una gota de la solución del matras, no se pudo ver ninguna mancha. Tampoco en el segundo cromatograma, donde se aplicó una gota de la muestra del tubo U, no se pudo demostrar la presencia de aminoácidos. Con esto los resultados no mostraron evidencias de determinados aminoácidos. Aquí también supongo, que la cantidad aplicada, de las soluciones de las muestra fue demasiado reducida, para presentar alguna evidencia.
Startlinie = Línea de partida
Lösung = Solución
Abb. 19 Chromatogramm mit Lösung aus Kolben = Cromatograma con la solución del matras
Abb. 20 Chromatogramm mit Lösung aus U-Rohr = Cromatograma con la solución del tubo U
Pero como fue evidente la demostración de la presencia de aminoácidos, en una mayor cantidad de la solución, no hay dudas que se formaron aminoácidos. Con métodos analíticos más precisos, como la cromatografía a gases, espectrometría de masas o cromatografía líquida de alta presión, posiblemente hubiera sido posible identificar los aminoácidos. Pero esto no estaba dentro del marco de mis posibilidades. Pero, por lo menos con este experimento, pude reproducir los resultados del experimento de Miller, en relación a sus suposiciones sobre la atmósfera y las fuentes de energía.
____________________
7.4 comparación de los experimentos
A pesar de la desigualdad del procedimiento del ensayo, los experimentos realizados mostraron los mismos resultados. Es cierto, la composición de los gases fue distinta, pero, sin embargo, en los ensayos estaban presente los elementos H, C, O, N en combinaciones. Por esto, de las moléculas atrapadas se pudieron formar productos de disgregación, como resultado tanto de la explosión de gas, como a causa de las descargas eléctricas. De los cuales finalmente se originaron los compuestos encontrados. Una comparación de los valores pH (Ensayo 1 pH = 10,5 y ensayo 2 pH = 8,5) permite suponer, que en el segundo ensayo se formaron ciertas cantidades de aminoácidos. En las reacciones a aminoácidos se consume el amoníaco. Ya que el volumen del Amoníaco en ambos ensayos era prácticamente el mismo y el Amoníaco que no reaccionó, con el agua da una solución alcalina, el pH es tanto mayor, mientras menos Amoníaco fue consumido para la formación de aminoácidos. De esto se puede concluir, que las condiciones del segundo experimento, son más adecuados para la síntesis de aminoácidos, lo que también corresponde a las suposiciones de Miller y Urey. En comparación al experimento de Miller sólo pude sintetizar pequeñas cantidades de aminoácidos. Compuestos de brea, como las que obtuvo Miller, no surgieron. Como es de suponer, la duración de los experimentos fue demasiado corto para sintetizar mayores cantidades de moléculas complejas.
____________________
7.5 Dificultades y problemas en la aplicación del experimento de Miller
El problema mayor en la aplicación del experimento de Miller fue e aparataje, ya que no tuve a mi disposición los materiales de vidrio, y tuve que confeccionar el equipo. Para esto, primeramente se usaron mangueras de goma para unir los matraces, que no resistieron el vacío. El reemplazo por tubos de vidrio y mangueras para vacío, solucionaron el problema. Además, entre las uniones de las distintas partes, hubo muchos puntos débiles por los cuales podía entrar aire a la instalación. Esto lo evité con grasa de silicona y cinta adhesiva. A esto se le agregó, que el ensayo sólo podía funcionar durante unas pocas horas. Mientras que el experimento original funcionó durante una semana. Pero como siempre existió el peligro de una explosión por gas detonante, el experimento o podía funcionar sin supervisión y por esto no fue posible mantenerlo en funcionamiento durante tiempos mas largos y de noche.
8 Conclusión y perspectivas de nuevas investigaciones sobre el origen de la vida
Visto en general es sorprendente, que el experimento, a pesar del corto tiempo que funcionó, produjo cantidades de aminoácidos evidenciables, los bloques de construcción de las proteínas. Más bien era de esperarse, que se formara un caos de todo tipo de compuestos, y no aquellos, que son utilizados por los organismos. Justamente el hecho, de que la síntesis de aminoácidos resulta ser tan sencilla y bajo un espectro tan amplio de condiciones, hace que sea plausible, que los procesos simulados por el experimento de Miller, también existieron en la tierra primitiva. Adicionalmente la Tierra primigenia también tenía muchas otras posibilidades con las cuales se podía alcanzar la síntesis y la acumulación de biomoléculas. Ya sea en el océano, en cuencas; en las superficies de arcillas y minerales; en fuentes calientes, o por meteoritos que trajeron moléculas orgánicas, formadas en el espacio, a la Tierra. Parece
Con la gentil autorización de de su autora: Sabine Himmelein, Febrero 2003
1 comentario:
Muy Bueno. . .
Publicar un comentario