El experimento de Miller - Urey

El famoso experimento de Miller y Urey realizado en 1953 marcó el inicio de la era de la Química prebiótica experimental. Harold Clayton Urey y Stanley Lloyd Miller trataron de imaginar el tipo de reacciones que ocurrieron cuando la Tierra estaba aún rodeada por una atmósfera reductora. El estudiante de Química en Chicago Miller trabajaba en el laboratorio del premio Nobel Dr. Urey en los primeros años de la década de los 50. Había oído hablar a su maestro de que sus investigaciones sobre cómo debió de ser la primera envuelta gaseosa que tuvo la tierra al formarse le llevaban a las mismas conclusiones que de manera más hipotética habían sugerido Haldane y Oparin. Consistían estas coincidentes hipótesis en suponer que en aquella pre-atmósfera, en vez del aire actual, había una mezcla de hidrógeno con vapor de agua, y moléculas de hidrógeno, oxígeno, carbono y nitrógeno. A partir de aquélla, por acción directa de la energía solar, pudieron formarse las primeras moléculas orgánicas, que más tarde constituirían la materia de los seres vivos.

El origen del experimento de Miller se puede retrotraer hasta 1950, cuando el galardonado con el premio Nóbel Harold C. Urey (que había estudiado el origen del sistema solar y los sucesos químicos asociados a este proceso) comenzó a considerar la aparición de la vida en el contexto de su propuesta de una atmósfera terrestre altamente reducida.

Urey presentó sus ideas en un conferencia dada en la Universidad de Chicago en 1951, y la refrendó más tarde con la publicación de un trabajo sobre la atmósfera primitiva de la Tierra en el Proceedings of the National Academy of Sciences

Casi un año y medio después de la conferencia de Urey, un estudiante recién graduado del Departamento de Química y que había asistido a la charla, le planteó a Urey la posibilidad de realizar un experimento en síntesis prebiótica empleando una mezcla de gases reducidos. Tras vencer la resistencia inicial de Urey, ambos diseñaron tres aparatos encaminados a simular el sistema océano-atmósfera de la Tierra primigenia.
En el primer experimento emplearon vapor de agua producido por calentamiento para simular la evaporación de los océanos; a medida que se mezclaba con metano, amoniaco e hidrógeno, la mezcla imitaba a una atmósfera primitiva saturada en vapor de agua, que después sería sometida a una descarga eléctrica por dos electrodos de tungsteno que producían intensas descargas eléctricas para simular los aportes energéticos que los impactos meteoríticos, volcanes y tormentas ejercieron en nuestro planeta antes de la aparición de la vida. En el segundo experimento aplicaron una presión mayor, lo cual generó una neblina de agua caliente similar a las emisiones ricas en vapor de agua que se dispersan a la atmósfera en las erupciones volcánicas; mientras que en el tercero emplearon lo que se conoce como “descargas silenciosas” en lugar de chispas.

¿Qué pretendía demostrar?

Diseñaron un aparato en el que simularon algunas condiciones de la atmósfera de la Tierra primitiva. Pretendían demostrar que si se somete una mezcla de metano, amoniaco, hidrógeno y agua a descargas eléctricas de 60.000 voltios se pueden formar espontáneamente moléculas orgánicas como ácido aspártico, ácido glutámico, ácido acético, ADP-Glucosa, entre otras moléculas, y algunos aminoácidos, que son los (estos son ya los resultados, no la hipótesis inicial) componentes fundamentales con los que el organismo reconstituye permanentemente sus proteínas específicas consumidas por la sola acción de vivir.

¿A qué conclusiones llegó?

Llegó a la conclusión que podrían formarse aminoácidos elementales (los bloques constructivos de las proteínas) espontáneamente en lo que se suponía era la atmósfera de la Tierra primordial.

El análisis de la sustancia orgánica que se había producido no contenía una mezcla aleatoria de compuestos sino un conjunto limitado de moléculas, entre ellas urea, algunos hidroxiácidos, y unos monómeros fundamentales para la vida: varios de los aminoácidos que constituyen las proteínas. De los 20 aminoácidos que sabemos que existen, fueron encontrados: glicina, alfa-alanina y beta-alanina.

Habitualmente se obtienen esos compuestos, pero el problema es seguir adelante, hacer que esas moléculas orgánicas se junten y formen ácidos nucleicos y membranas, es decir, vida de verdad y no sólo moléculas orgánicas.

El Experimento Miller buscaba probar que los aminoácidos podían formarse por sí mismos bajo las condiciones primordiales terrestres, cosa que resulta incoherente con una serie de puntos.

1. Al usar Miller un mecanismo llamado "trampa de frío", aisló los aminoácidos del entorno apenas se formaron. Si no hubiese hecho eso, las condiciones del medio ambiente habrían destruido inmediatamente esas moléculas.

Sin duda, este tipo de mecanismo de aislamiento consciente no existía bajo las condiciones de la Tierra primitiva. Sin ese mecanismo, aunque se hubiese obtenido un aminoácido, se habría extinguido sin tardanza. El químico Richard Bliss expresa esta incoherencia así: "En realidad, sin esta trampa de frío, los productos químicos habrían sido destruidos por la fuente eléctrica".

Realmente Miller, en sus experimentos anteriores, no pudo formar ni un solo aminoácido valiéndose de los mismos elementos pero sin la trampa de frío.

2. La atmósfera primitiva que Miller intentó simular en su experimento no era realista. En la década de 1980 los científicos estuvieron de acuerdo que en ese medio ambiente (el del experimento) deberían haberse colocado nitrógeno y dióxido de carbono en vez de metano y amoníaco. Después de un largo silencio el propio Miller confesó que la atmósfera que usó en su experimento no se ajustaba a la realidad.

Entonces, ¿por qué insistió Miller en los gases usados? La respuesta es simple: sin amoníaco era imposible sintetizar un aminoácido. Según Kevin Mc Kean en un artículo publicado en la revista "Discover": "Miller y Urey imitaron la atmósfera antigua de la Tierra con una mezcla de metano y amoníaco. Según ellos, la Tierra era una auténtica mezcla homogénea de metales, rocas y hielo. Sin embargo, en los últimos estudios se comprendió que la Tierra era muy caliente en esos tiempos y que se componía de níquel y hierro fundido. Por lo tanto la atmósfera química de entonces habría estado formada principalmente de nitrógeno (N2), dióxido de carbono (CO2) y vapor de agua (H₂O). de todos modos, éstos no son tan apropiados como el metano y el amoníaco para la formación de moléculas orgánicas".

Los científicos norteamericanos J. P. Ferris y C. T. Chen repitieron el experimento de Miller en un medio ambiente que contenía dióxido de carbono, hidrógeno, nitrógeno y vapor de agua, y fueron incapaces de obtener aunque más no sea una sola molécula de aminoácido.

3. Otro punto importante que invalida el experimento de Miller es que había suficiente oxígeno para destruir todos los aminoácidos en la atmósfera en el momento que se pensaba se formaban. Este hecho, pasado por alto por Miller, se revela por los rastros de hierro oxidado y uranio encontrados en las rocas, a las que se estima una edad de 3,5 billones de años.

Otros descubrimientos indican que la cantidad de oxígeno en ese estadio era mucho más elevada que lo supuesto originalmente por los evolucionistas. Los estudios también enseñan que en ese momento la cantidad de radiación ultravioleta a la que estaba expuesta la Tierra era 10 mil veces mayor que la considerada por los evolucionistas. Esa intensa radiación ultravioleta inevitable habría liberado oxígeno por medio de la descomposición del vapor de agua y el dióxido de carbono existentes en la atmósfera.

Esta situación anula completamente el experimento de Miller, en el cual el oxígeno fue totalmente desconocido. Si se hubiese usado oxígeno en el experimento, el metano se habría descompuesto en dióxido de carbono y agua, y el amoníaco se habría descompuesto en nitrógeno y agua. Por otra parte, en un medio ambiente donde no existe oxígeno, tampoco debería haber existido un estrato de ozono y por lo tanto los aminoácidos se habrían destruido de inmediato dado que hubiesen estado expuestos a rayos ultravioletas muy intensos. En otras palabras, con o sin oxígeno en el mundo primordial, el resultado habría sido un medio ambiente destructor de los aminoácidos.

4. Al finalizar el experimento de Miller se habían formado muchos ácidos orgánicos con características nocivas para la estructura o función de los organismos vivientes. Si los aminoácidos no hubiesen sido aislados y se los hubiese dejado en el mismo medio ambiente con esos elementos químicos, habría resultado inevitable su destrucción o transformación en distintos compuestos a través de las reacciones químicas.

Además, un gran número de dextrógiros se forman al final del experimento, los cuales refutan la teoría incluso en el marco de su propio razonamiento, porque esos aminoácidos son los que resultan incapaces de funcionar en la composición de organismos vivientes. Para concluir, las circunstancias en que se formaron los aminoácidos en el experimento de Miller no eran las apropiadas para la vida. En realidad, ese medio tomó la forma de una mezcla ácida destruyendo y oxidando las moléculas útiles obtenidas.

¿Qué validez actual presenta?

Hay una realidad concreta que señalan todos estos hechos: el experimento de Miller no puede suponer haber demostrado que los organismos vivos se formaron por casualidad bajo las condiciones primitivas de la Tierra. El experimento en su conjunto no es más que un experimento controlado de laboratorio y con un fin determinado, es decir, sintetizar aminoácidos. La cantidad y tipos de gases usados en el experimento fueron determinados de manera ideal para posibilitar la formación de los aminoácidos. La energía provista al sistema tampoco fue una cantidad cualquiera sino una establecida con precisión para posibilitar que ocurran las reacciones necesarias. Los instrumentos del experimento fueron aislados para no permitir que se escurra allí algún elemento perjudicial, dañino o de cualquier otro tipo que obstruya la formación de los aminoácidos que probablemente estuvieron presentes en las condiciones primitivas del planeta. En el experimento no fue incluido ningún elemento, minerales o mixturas que sí existían en aquella época, los cuales posiblemente modificarían el curso de las reacciones. El oxígeno, que habría evitado la formación de los aminoácidos debido a la oxidación, es solamente uno de esos elementos destructores. Incluso bajo las condiciones ideales de laboratorio era imposible que los aminoácidos mantuvieran su existencia y evitaran la destrucción sin la intervención del mecanismo de la trampa de frío.

En verdad, con este experimento los evolucionistas se autorrefutan porque, si demuestra algo, es que los aminoácidos se pueden producir solamente en el medio ambiente controlado de un laboratorio, donde todas las condiciones están diseñadas específicamente a través de la intervención consciente.

La razón por la que los evolucionistas no aceptan esta realidad evidente es su ciega adhesión a prejuicios totalmente no científicos. Algo bastante interesante es lo confesado por Harold Urey, quien organizó el experimento con su alumno Stanley Miller: "Todos los que estudiamos el origen de la vida encontramos que cuanto más examinamos tanto más percibimos que es demasiado compleja para haberse producido por evolución en cualquier parte.

En resumen, ni el experimento de Miller ni otros ensayos evolucionistas como la teoría de la exogénesis (origen extraterrestre de la vida en la tierra), la hipótesis de Wächstershäuser (la origen de la vida basada en las reacciones redox del hierro y otros metales), la teoría de modelo "genes first" (la vida surgió tras el origen de los ácidos nucleicos, que replicaron las primeras proteínas), el modelo de Gold (la biosfera a gran profundidad), etc. pueden responder con certeza a la pregunta de cómo apareció la vida sobre la Tierra.