"Происхождение жизни на Земле" (опорный конспект с печатной основой)

ОПОРНЫЙ КОНСПЕКТ ПО ТЕМЕ:

"ПРОИСХОЖДЕНИЕ ЖИЗНИ НА ЗЕМЛЕ"

Часть 1. Условия, благоприятные для жизни на Земле

Часть 2. ВСЕЛЕННАЯ

Внутри звёзд (в том числе Солнца) происходят процессы:

+ → +

Внутри более горячих звёзд:

А) + + →

Б)

Ne

Тяжелые элементы образовали ядро Земли, легкие – её атмосферу.

Часть 3. ЖИВОЕ И НЕЖИВОЕ

Часть 4. ЖИЗНЬ – ЭТО …

«Всё не так легко, как кажется»

Следствие из закона Мэрфи.

Часть 6. ПРОИСХОЖДЕНИЕ ЖИЗНИ НА ЗЕМЛЕ

1. Жизнь возможна только при определенных физических и химических условиях (температура, присутствие воды, солей и т.д.).

2. Также и для возникновения жизни нужны определенные диапазоны температуры, влажности, давления, уровня радиации, определенная направленность развития Вселенной и время.

С глубокой древности и до нашего времени было высказано бессчетное количество гипотез о происхождении жизни на Земле. Все их многообразие сводится к двум взаимоисключающим точкам зрения:

Сторонники теории биогенеза полагали, что все живое происходит только от живого. Таким образом, они приходили к выводу о вечности жизни.

Их противники защищали теорию абиогенеза: они считали возможным происхождение живого от неживого, то есть в той или иной мере допускали возможность самозарождения жизни.

До XIX в. велись споры между сторонниками биогенеза и абиогенеза.

...В природе мировой,

В борьбе стихий,

В развитии постепенном

Все существа,

все формы создались,

И Жизнею

могучею зажглись!

Эраз­м Дарвин

Донаучные представления о происхождении жизни на Земле

Гипотеза 1. Креационизм

О проблеме возникновения жизни люди за­думывались с самых давних времен. В легендах и мифах наро­дов мира представлены самые различные взгляды на этот счет. С момента появления и распространения религий высказывалось предположение о том, что все сущее во Вселенной, в том числе и жизнь, было создано единой Силой, Творцом в результате акта сверхъестественного творения в про­шлом.

Религия, рассматривая вопрос происхождения жизни, ищет главным образом ответ на вопросы «почему?» и «для чего?», а не на вопрос «каким образом?». Кроме того, ученые в своих поисках обычно используют наблюдение, эксперимент и моде­лирование, богословы же постигают истину через веру.

Ни доказать, ни опровергнуть креационистскую концепцию в настоящее время невозможно.

Представления древних и средневековых философов.

Гипотеза 2. Самопроизвольное зарождение жизни из неживого вещества

Теория спонтанного зарождения жизни существовала в Вавилоне, Египте и Китае как альтернатива креационизму. Она восходит к Эмпедоклу и Аристотелю: определенные «частицы» вещества содержат некое «альтернативное начало», которое при определенных условиях может создать живой организм.

Аристотель считал, что активное начало есть в оплодотворенном яйце, солнечном свете, гниющем мясе. Аристотель на основе сведений о животных, которые поступали от воинов Александра Македонского и купцов-путешественников, сформировал идею постепенного и непрерывного развития живого из неживого и создал представление о «лестнице природы» применительно к животному миру. Аристотель, который считал, что живое может возникать и в результате разложения почвы, не сомневался в самозарождении лягушек, мышей и других мелких животных.

Авторитет Аристотеля поддерживался средневековой церковью, поэтому идея самопроизвольного зарождения го­сподствовала в умах длительное время и направляла древних алхимиков на поиски рецептов искусственного превращения неживого вещества в живую материю.

У Демокрита начало жизни было в иле, у Фалеса – в воде, у Анаксагора – в воздухе. Платон говорил о самозарождении живых существ из земли в процессе гниения.

Однако, с приходом Христианства, особенно в Средние века, теория спонтанного зарождения оказалась под гнётом Церкви. Её считали атрибутом колдовства и проявлением дьявольщины. Идеи самозарождения были объявлены еретическими, и долгое время о них не вспоминали. Тем не менее, она продолжала существовать.

На рубеже XVI-XVII Ван Гельмонт описал эксперимент, в котором ему удалось из грязного белья и пшеницы, помещённых в тёмный шкаф, получить мышей. Активным началом зарождения мыши Ван Гельмонт считал человеческий пот.

Бэкон тоже считал, что гниение – зачаток нового рождения. Идеи самозарождения жизни поддерживали Галилей, Декарт, Гарвей, Гегель, Ламарк.

В конце XVII века (в 1688 г.) итальянцем Франческо Реди был проведён более строгий эксперимент: в сосуды было помещено мясо, рыба, змеи, часть сосудов была запечатана, часть оставалась открытой. Выяснилось, что в запечатанных сосудах никакого зарождения не произошло, в открытых же завелись личинки мух. Таким образом, он доказал, что появляющиеся в гниющем мясе белые маленькие черви – это личинки мух. Из этого Реди был сделан вывод о возникновении живого только из предсуществующей жизни, и сформулирован принцип: все живое – из живого.

В 1765 году Ладзардо Спалланцани подвергнул мясные и овощные отвары кипячению и сразу же запечатал их. Через несколько дней он исследовал отвары и не обнаружил никаких признаков жизни. Из этого он заключил, что высокая температура уничтожила всё живое и ничего нового уже не могло возникнуть.

В 1860 г. Пастер показал, что бактерии могут быть везде и заражать неживые вещества, для избавления от них необходима стерилизация, получившая название пастеризации.

Значение опытов Луи Пастера:

• опровержение витализма;

• доказательство того, что живое не может возникнуть из не­живого;

• на основании опытов Пастера созданы методы стерилизации,
  разработано учение об асептике и антисептике, внедрен ме­тод консервирования в пищевой промышленности.

Таким образом, окончательно теория самозарождения была повержена в опытах Луи Пастера, доказавшего справедливость теории биогенеза, т. е. происхождения жизни из предшествующей жизни. Правда, это вызвало затруднительный вопрос о происхождении самого первого живого организма.

Современные гипотезы происхождения жизни

Жизнь как особая форма существования материи характеризует­ся двумя отличительными свойствами — самовоспроизведением и обменом веществ с окружающей средой. На свойствах саморепро­дукции и обмена веществ строятся все современные гипотезы воз­никновения жизни. Наиболее широко обсуждаются коацерватная и генетическая гипотезы.

Гипотеза 3. Теория биохимической эволюции (Опарина-Холдейна)

По пред­ставлениям, высказанным в 1924 г. А. И. Опариным, а затем в 1929 г. Дж. Холдейном, жизнь возникла из неживой мате­рии на Земле в результате химической эволюции — сложных химических преобразований молекул, их полимеризации, воз­никновения надмолекулярных агрегатов.

Считается, что этому событию благоприятствовали следующие условия:

• наличие в атмосфере Земли соединений, обладающих вос­становительными свойствами;

• наличие воды, свойства которой имеют огромное значение для всего живого;

• совокупность физических факторов — относительно высокой температуры, мощных электрических разрядов, высокого уровня ультрафиолетового излучения.

Этапы возникновения жизни на Земле:

Основу гипотезы составляет утверждение, что начальные этапы биогенеза были связаны с формированием белко­вых структур. По теории А. И. Опарина, можно выделить несколько этапом возникновения жизни на Земле.

1. Первый шаг — абиогенный синтез органических веществ (синтез органических веществ из неорганических).

2. Вторым шагом был процесс концентрирования органических веществ (появление сложных полимеров – нуклеино­вых кислот, белков, полисахаридов) и образования коа­церватов (образование первичных жи­вых организмов).

Коацерваты обладают свойствами живого:

• могут поглощать некоторые вещества (питание);

• в результате поглощения вещества увеличиваются в размерах (рост);

• в результате химических реакций некоторые вещества переходят во внешний раствор (выделение);

— некоторые капли разрушаются, а некоторые выживают (естественный отбор);

— при встряхивании коацерваты дробятся (размножение).

Отличие коацерватов от живого:

— нет воспроизведения по матричному синтезу;

— отсутствие самообновления состава.

1. Третий шаг — появление само­воспроизводящихся молекул.

От простых углеродистых соединений химическая эволюция привела к высокополимерным молекулам, которые составили основу фор­мирования примитивных живых существ. Переход от химической эволюции к биологической характеризовался появлением новых качеств, отсутствующих на химическом уровне развития материи. Главными из них были:

• внутренняя организация протобионтов,

• при­способленная к окружающей среде благодаря устойчивому обмену веществ и энергии,

• наследование этой организации на основе гене­тического кода.

Вероятно, это были простей­шие нуклеотиды. Сборка молекулы по составу и структуре другой молекулы означала возникновение нового принципа химического синтеза — матричного.

Первые нуклеотиды медленно синтезировались по принципу комплементарности. В процессе самовоспроизведения полину­клеотидных молекул в некоторых случаях возникали «ошибки», т. е. возникали мутации. Возможно, на полинуклеотидах непосредственно собирался белок.

Отбор как основная причина совершенствования коацерватов до первичных живых существ — центральное положение в гипотезе Опарина.

Клетка — основная элементарная единица жизни, способная к размножению, в ней протекают все главные обменные процессы (биосинтез, энергетический обмен и др.). Поэтому возникновение клеточной организации означало появление подлинной жизни и на­чало биологической эволюции.

Гипотеза 4. Панспермия

После образования нашей планеты на ней сложились условия, благоприятные для разви­тия жизни, которая была занесена из окружающего мирового пространства. Эта идея о возможном «заносе» на Землю жизни из космоса называется концепцией панспермии. По мнению ее приверженцев, в мировом пространстве, наряду с неживыми телами (метеоритами, астероидами, пылью и т. д.), присутству­ют и зачатки живых организмов в виде спор, вирусных частиц и т. п. Попадая в благоприятные условия, эти зачатки разви­ваются в различные, зависящие от особенностей окружающей среды, формы живых существ. Споры жизни рассеяны в космо­се, на Землю они попадают с космической пылью, около 250 т которой в сутки попадает на Землю.

Возражения ученых по данной гипотезе: споры гибнут в кос­мосе от радиации; споры тоже должны были где-то возникнуть.

Для подтверждения этой гипотезы используются факты появления НЛО. В 60-х годах астрофизики с помощью радиотелескопов стали прослушивать космос, затем и передавать послания. Создана международная программа «Поиск внеземного разума», в которой участвуют 8 стран, имеющих наибольшие радиотелескопы.

Возможно ли возникновение жизни на Земле сейчас?

Ответ: Нет. Это крайне длительный процесс, в течение которого сложные молекулы (нуклеиновые кислоты и белки) прошли отбор на устойчивость к воспроизведению подобных. Даже если и появятся новые зачатки, то они будут окислены и использо­ваны гетеротрофами. В настоящее время живое происходит только от живого (биогенное происхождение), т. е. в процессе размножения себе подобных.

9