Опираясь на материал, заполнить таблицу в тетради «Гипотезы происхождения жизни на земле»
Г.
Задания по естествознанию для группы №16
Выполнять задания в рабочей тетради, перед выполнением работы указать свою фамилию и номер группы, фотоотчет прислать в сообщения по ссылке https://vk.com/club193229921. Задания должны быть выполнены и отправлены до 24.03.2020 до 12.00ч.
Тема для самостоятельного изучения: Гипотезы происхождения жизни на земле
Жизнь существует на Земле миллиарды лет. Она заполняет все уголки нашей планеты. Озёра, реки, моря, океаны, горы, равнины, пустыни, даже воздух – населены живыми существами. Предполагается, что за всю историю жизни на Земле, существовало около 4,5 млрд. видов животных и растений. Как возникла и развивалась жизнь на нашей планете? Одному из этих вопросов мы посвятим сегодняшний урок, а именно возникновению жизни на земле.
Это один из наиболее трудных и в тоже время интересных в современном естествознании вопросов. Он труден потому, что, когда наука подходит к проблемам развития как создания нового, она оказывается у предела своих возможностей как отрасли культуры, основанной на доказательстве и экспериментальной проверке утверждений.
Учёные сегодня не в состоянии воспроизвести процесс возникновения жизни с такой же точностью, как это было несколько миллиардов лет назад. Даже наиболее тщательно поставленный опыт будет лишь модельным экспериментом, лишённым ряда факторов, сопровождавших появление живого на Земле. Трудность методологическая состоит в невозможности проведения прямого эксперимента по возникновению жизни (уникальность этого процесса препятствует использованию основного научного метода).
|
|
|
Сначала, хотелось бы спросить у вас, что же такое жизнь? Дайте самое совершенное на ваш взгляд определение.
По Энгельсу Жизнь – есть способ существования белковых тел.
С развитием молекулярной биологии стало ясно, что кроме белков материнским субстратом жизни являются нуклеиновые кислоты, т.к. в них содержится генетическая наследственная информация. Таким образом, можно дать такое определение: Жизнь – есть способ существования белковых тел и нуклеиновых кислот. ЖИЗНЬ – существование живых тел на Земле, представляющих собой открытые, саморегулирующиеся, самовоспроизводящиеся системы, построенные из биополимеров (белков и нуклеиновых кислот) и т.д.
Все гипотезы можно объединить в две большие группы:
1. Биогенез (от био... и греч. genesis — происхождение), теории, отрицающие появление жизни на Земле в результате возникновения живых существ из неживой материи. В основе представлений о Биогенезе лежат противопоставление живого неживому и идея вечности жизни.
|
|
|
К биогенезу можно отнести гипотезу стационарного состояния живого и панспермии.
2. Абиогенез (от греческого а — отрицат. частица, bíos — жизнь и génesis — происхождение), теория возникновения живых существ из веществ неорганической природы.
К абиогенезу можно отнести теорию биохимической эволюции и гипотезу самозарождения.
Проблема возникновения жизни уходит глубоко в далекое прошлое. В Древней Греции появились виталистические представления (Платон, Аристотель), которые говорили, что сущность жизни заключается в душе или особой жизненной силе. Она создана богом, и является вечной и бесконечной.
Взгляды Аристотеля взяло христианство в 1-ом веке нашей эры.
В 18-19 В. Появляется другое направление – батмизм. Суть заключается в том, что живому свойственна особая не постижимая энергия (Считали, что вне организма нельзя создать органическое вещество).
Одна из гипотез говорит о том, что жизнь на земле появилась внезапно, т.е. живое зародилось из не живого. Данная гипотеза получила название гипотезы самозараждения. К примеру, в Древнем Египте считали, что пыль рождает моль, огонь рождает бабочек, роса – гусениц. Древне Греческие античные философы так же признавали самозарождение (Платон, Аристотель).
|
|
|
Были и фантастические взгляды: К примеру, некоторые утверждали, что в заморских странах растет гусиное дерево, из плодов которого вылетают утки и гуси. (Парацельс написал рецепт получения гомункулюса).
В настоящее время теории самозарождения и стационарного состояния представляют собой только исторический или философский интерес, так как результаты научных исследований противоречат выводам этих теорий.
В средневековье господствовали взгляды такого направления как креационизм (метафизическая концепция). Согласно этой концепции, жизнь и все населяющие Землю виды живых существ являются результатом творческого акта высшего существа в какое-то определенное время.
Подобным образом мыслили Кельвин, Гельмгольц и др. в начале нашего века с идеей радиопанспермии выступил Аррениус. Он описывал, как с населённых другими существами планет уходят в мировое пространство частички вещества, пылинки и живые споры микроорганизмов. Они сохраняют свою жизнеспособность, летая в пространстве Вселенной за счёт светового давления. Попадая на планету с подходящими условиями для жизни, они начинают новую жизнь на этой планете. Как вы думаете, какие недостатки имеет данная теория?
|
|
|
Эту гипотезу поддерживали многие, в том числе русские учёные академики Сергей Павлович Костычев (1877-1931), Лев Семёнович Берг (1876-1950) и Пётр Петрович Лазарев (1878-1942).
Однако гипотеза стационарного состояния в корне противоречит данным современной астрономии, которые указывают на конечное время существования любых звёзд и, соответственно, планетных систем вокруг звёзд. По современным оценкам, основанным на учете скоростей радиоактивного распада, возраст Земли, Солнца и Солнечной системы исчисляется ~4,6 млрд лет. Гипотезу стационарного состояния иногда называют гипотезой этернизма (от лат. еternus – вечный). Гипотеза этернизма была выдвинута немецким учёным В. Прейером в 1880 г. Взгляды Прейера поддерживал академик Владимир Иванович Вернадский (1864 – 1945), автор учения о биосфере. Сторонники этой теории не признают, что наличие или отсутствие определенных ископаемых остатков может указывать на время появления или вымирания того или иного вида, и приводит в качестве примера представителя кистеперых рыб — латимерию (целаканта). По палеонтологическим данным кистеперые вымерли в конце мелового периода. Однако это заключение пришлось пересмотреть, когда в районе Мадагаскара были найдены живые представители кистеперых. Сторонники теории стационарного состояния утверждают, что только изучая ныне живущие виды и сравнивая их с ископаемыми останками, можно сделать вывод о вымирании, да и в этом случае весьма вероятно, что он окажется неверным. Используя палеонтологические данные для подтверждения данной теории, ее сторонники интерпретируют появление ископаемых остатков в экологическом аспекте. Так, например, внезапное появление какого-либо ископаемого вида в определенном пласте они объясняют увеличением численности его популяции или его перемещением в места, благоприятные для сохранения остатков.
Поворотным пунктом явились опыты итальянского врача Франческо Реди опубликовавшего свои наблюдения в 1661 г. Он опроверг возможность самозарождения, сделав такой опыт: Положив мясо в закрытый горшок он обнаружил, что в гнилом мясе личинки мясной мухи не зарождаются самопроизвольно. Но сторонники теории самозарождения на сдавались, они утверждали, что самозарождения личинок не произошло по той лишь причине, что в закрытый горшок не поступал воздух.Тогда он поставил новый опыт: Он поместил несколько кусочков мяса в сосуды. Часть из них оставил открытыми, а часть прикрыл кисеей. Через некоторое время в открытых сосудах мясо кишело личинками мух, тогда как в сосудах, прикрытых кисеей, в гнилом мясе ни каких личинок не было.
Споры между сторонниками абиогенеза и биогенеза продолжились и в первой половине 19В. А возможность самозараждения допускал и Эразм Дарвин (дед Ч. Дарвина).
В 1859 году Французская академия наук учредила премию тому, кто раз и на всегда покончит со спорами о возможности или не возможности самозарождения. Эту премию в 1862 году получил знаменитый французский химик и микробиолог Луи Пастер. Пастер провел эксперимент: Он кипятил в колбе питательные среды, в которых могли развиваться микроорганизмы.
Скажите, а что происходит при длительном кипячении питательных сред в колбе?
Все правильно, но Луи Пастер присоединил к колбе S-образную трубку со свободным концом, в этом случае колба сообщалась с воздухом.
Питательная среда в этой колбе долгое время оставалась стерильной, из-за того, что микроорганизмы оседали в колене трубки и не могли проникнуть в питательную среду. В запаянных колбах питательная среда оставалась стерильной, а в открытых начинали активно развиваться микроорганизмы.
Таким образом, Л. Пастер своими опытами доказал невозможность самопроизвольного самозарождения. В начале 20 В господствовало убеждение, что лежащие в основе жизни органические вещества в природных условиях могут возникать только биогенно, т.е. путем их синтеза самими организмами.
Биохимическая теория Первую научную теорию относительно происхождения живых организмов на Земле создал советский биохимик Александр Иванович Опарин (1894–1980). В 1924 г. он опубликовал работу «Происхождение жизни на Земле», в которых изложил представления о том, как могла возникнуть жизнь на Земле. Согласно этой теории, жизнь возникла в специфических условиях древней Земли, и рассматривается Опариным как единый естественный процесс, который состоял первоначальной химической эволюции, перешедшей постепенно на качественно новый уровень - биохимическую эволюциюПо Опарину, процесс, приведший к возникновению жизни на Земле, может быть разделен на три этапа: 1. Возникновение органических веществ. 2. Образование из более простых органических веществ биополимеров (белков, нуклеиновых кислот, полисахаридов, липидов и др.) и образованию коацерватных капель - структур типа геля. 3. Образованию полинуклеотидов – ДНК и РНК и включение их в коацерваты. Возникают примитивные самовоспроизводящиеся организмы. Огромное достоинство этой теории состоит в том, что большая ее часть может быть проверена. Например, в 1953 году на установке биолога Стэнли Миллера были проведены такие опыты. Эксперимент Миллера был предельно прост. Аппарат состоял из двух стеклянных колб, соединенных в замкнутую цепь. В одну из колб помещено устройство, имитирующее грозовые эффекты - два электрода, между которыми происходит разряд при напряжении около 60 тысяч вольт; в другой колбе постоянно кипит вода. Затем аппарат заполняется атмосферой, предположительно существовавшей на древней Земле: метаном, водородом и аммиаком. Аппарат проработал неделю, после чего были исследованы продукты реакции. В основном получилась вязкое месиво случайных соединений; в растворе также было обнаружено некоторое количество органических веществ, в том числе и простейшие аминокислоты – так называемый «первичный бульон».
Первичные клетки предположительно возникли при помощи молекул жиров (липидов). Так создавался комплекс упорядоченных молекул жиров, которые за счет прибавления к ним новых молекул постепенно отграничивали от всей окружающей среды некоторое пространство, которое и стало первичной клеткой, или коацерватом — вязкая, гелеобразная капля. Коацерваты оказались способными поглощать из внешней среды различные органические вещества, что обеспечивало возможность первичного обмена веществ со средой. Иногда эту гипотезу называют коацерватная. У этой гипотезы есть сторонники и противники.
Теория биохимической эволюции имеет сторонников среди современных ученых. Земля возникла около пяти миллиардов лет назад, первоначально температура ее поверхности была очень высокой, по мере ее остывания образовались твердая поверхность - земная кора. Атмосфера, первоначально состоявшая из легких газов (водород, гелий), затем эти газы заменялись более тяжелыми - водяным паром, углекислым газом, аммиаком и метаном. Когда температура Земли опустилась ниже 100ºС, водяной пар начал конденсироваться, образуя мировой океан. В это время, в соответствии с представлениями А.И. Опарина, в первичных земных океанах, насыщенных разными простыми химическими соединениями, «в первичном бульоне» под влиянием вулканического тепла, разрядов молний, ультрафиолетовой радиации и других факторов среды начался синтез более сложных органических соединений, а затем и биополимеров. Сложные молекулы аминокислот случайно объединялись в пептиды, которые, в свою очередь, создали первоначальные белки. Из этих белков синтезировались первичные живые существа микроскопических размеров.
Гипотеза Опарина была лишь первым шагом в развитии биохимических представлений о возникновении жизни. Он говорил о запуске процесса химической эволюции, которая предшествует эволюции биологической.
Жизнь возникла на земле абиогенным путем (из неживых элементов) и этому есть экспериментальное подтверждение. В настоящее время живое происходит только от живого (биогенное происхождениеНо в этой теории есть и недостаток: не удалось решить проблему как произошел качественный скачок от неживого к живому. Это задача будущих научных исследований.
Задание
Изучить материал
Опираясь на материал, заполнить таблицу в тетради «Гипотезы происхождения жизни на земле»
| Гипотеза Происхождения жизни на земле | Сущность данной гипотезы | Ученые –основатели данной гипотезы |
Дата добавления: 2020-04-25; просмотров: 278; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!