Интегрированный урок "Происхождение жизни на Земле"

Тема урока: ПРОИСХОЖДЕНИЕ ЖИЗНИ НА ЗЕМЛЕ

Цели и задачи:

• Актуализировать знания учеников о критериях жизни;

• выучить основные мировоззренческие видения ученых биологов и астрономов на проблему происхождения жизни на Земле;

• сформировать представление о единстве происхождения и организации живого;

• ознакомить учеников с разными взглядами относительно происхождения жизни;

• показать роль эксперимента в становлении научных гипотез, значение научных открытий в практической деятельности человека;

• рассмотреть историческое развитие представлений о появлении жизни на Земле и сформировать знания об основных гипотезах возникновения жизни на Земле:

  • дать понятие о биогенезе и абиогенезе, теории самозарождения жизни и ее опровержении;

  • ознакомить учеников с разными концепциями абиогенеза, сравнить их между собою, найти общие и отличительные особенности;

  • раскрыть сущность теории А.И. Опарина и других альтернативных гипотез.

  • рассмотреть суть гипотезы панспермии и других современных биогенетических гипотез;

• дать принципиальную оценку абиогенеза и биогенеза;

• развивать умения учеников анализировать основные гипотезы;

• дать возможность учащимся самостоятельно совершить выбор той гипотезы, которая, по их мнению, верна и практически доказуема.

• Осуществлять моральное и патриотическое воспитание на примере заслуг ученого академика А.И. Опарина.

• Формировать у учеников понимание причинно-следственных связей и общеучебных умения: умения анализировать, сравнивать, выделять главное, обобщать, строить заключения, высказывать свою мысль и отстаивать свое мнение.

• развивать умение учеников работать со справочной литературой;

Тип урока: комбинированный.

Оборудование и материалы:

• выставка использованной во время подготовки урока литературы, рисунки и фотографии;

• таблицы-схемы "Происхождение жизни на Земле",

• схемы:

  • «Химические гипотезы возникновения жизнь»,

  • «Переход от химической к биологической эволюции по А. Опарину»,

  • «Относительное содержание атомов некоторых элементов во Вселенной»;

• Библия и другие книги о религиях мира;

• портреты ученых;

• опорные конспекты,

• дидактические папки.

План урока

1. Условия, благоприятные для возникновения жизни на Земле.

2. Вселенная:

1. теории происхождения Вселенной;

2. химические элементы Вселенной.

1. Живое и неживое:

   1. отличие живого от неживого;

   2. признаки живого.

2. Жизнь – это … (определения понятия «жизнь»).

3. Солнце.

4. Происхождение жизни на Земле:

   1. сущность теорий абиогенеза и биогенеза;

   2. Донаучные представления о происхождение жизни на Земле:

Гипотеза 1. Креационизм - Библейская гипотеза (сообщение учащихся).

1. Представления древних и средневековых философов:

Гипотеза 2. Самозарождение жизни на Земле (сообщение учащихся).

а) XVII век. Опыты Франческо Реди (сообщение учащихся).

б) доказательства Луи Пастера (сообщение учащихся).

1. Современные гипотезы происхождения жизни на Земле:

Гипотеза 3. Абиогенный синтез органических веществ.1924 г. Теория академика А.И. Опарина

Гипотеза 4. Гипотеза панспермии – о внеземном происхождение жизни на Земле (космическая).

1. Другие альтернативные гипотезы по этой проблеме.

2. Выводы.

Ход урока

1. Организационный этап.

2. Мотивация учебной деятельности:

Биолог: Сегодня мы с вами проводим не совсем обычный урок. Почему он необычный? Потому что это – интегрированный урок, его проводят не один, а 3 преподавателя: преподаватель физики и астрономии – Ольга Михайловна,

Филолог: преподаватель химии и биологии – Наталья Викторовна,

Физик: преподаватель русского языка и литературы – Татьяна Алексеевна.

Биолог: Почему? Я думаю, что вы это поймете, если посмотрите наш первый видеофрагмент:

Видеофрагмент «Земля-1» (00.02.13 мин.)

Биолог: Наверное, вы уже догадались, что сегодня на уроке речь пойдет о жизни на Земле. Точнее, о происхождении жизни на Земле, поэтому ключевым понятием нашего урока будет слово «ЖИЗНЬ».

Давайте запишем тему урока.

Тема урока: «Происхождение жизни на Земле».

(Учащиеся записывают тему урока.)

Физик: Много веков человечество волновали такие вопросы:

1. Как появилась наша планета - Земля?

2. Когда и как появилась на ней жизнь?

Биолог:

1. Существуют ли другие формы жизни?

2. Существует ли жизнь на других планетах?

Эти вопросы, конечно, волнуют и нас с вами.

Физик: Сегодня мы по­пытаемся ответить на них, используя современные данные астроно­мии, химии, молекулярной биологии, генетики и других наук. На этом уроке мы:

• Выясним, почему именно на Земле зародилась жизнь,

• Выясним, как и когда возникли Вселенная, Солнце и Солнечная система, планета Земля.

Биолог:

• Вспомним, чем живое отличается от неживого,

• Расширим наше представление о жизни как уникальном явлении природы,

• Познакомимся с самыми распространенными теориями и гипотезами о происхождении жизни на Земле,

• Поразмышляем над тем, одиноки ли мы во Вселенной, сможем ли мы когда-нибудь встретиться с инопланетянами.

Филолог:

• Познакомимся с произведениями поэтов, которые посвящены основам мироздания,

• Попытаемся самостоятельно написать стихотворения, связанные с жизнью на Земле.

1. Изучение нового материала + актуализация опорных знаний:

Часть 1. Условия, благоприятные для возникновения жизни на Земле

Вопросы:

1. Назовите «адрес» планеты Земля.

- 3-я планета Солнечной системы → Солнечная система → Галактика → → Космос → Вселенная.

1. А чем наша планета отличается от других планет Солнечной системы и Вселенной в целом?

- наличием жизни.

1. Почему именно Земля стала самой подходящей для жизни из всех планет Солнечной системы?

• есть океаны

• наличие льда

• изобилие воды

• атмосфера с водным паром

1. Назовите условия, благоприятные для развития жизни на Земле.

(Ответы учащихся):

1-й. Размеры Земли. Диаметр нашей планеты 12 800 км. На 10 % большее или меньшее - живые организмы не смогли бы жить на ней. На планете диаметром 12 672 км не было бы атмосферы, и она превратилась бы на замерзшую пустыню. На планете диаметром в 12 928 км атмосфера была бы в два раза более тяжелой, увеличилось бы общее количество влаги. В результате этого вся планета была бы затоплена.

Физик: Масса планеты. Если масса не слишком большая, то энергия атомного распада природных радиоактивных веществ может привести к перегреванию планет или радиоактивному загрязнению среды, несовместимому с жизнью.

Планеты, у которых слишком маленькая масса, имеют другой недостаток — они не способны удерживать около себя атмосферу, потому что их сила притяжения невелика.

2-й. Орбита и обращение. Наша планета оборачивается вокруг Солнца за 365 1/4 дней, при наклоне оси обращения в 23,5°. Благодаря этому мы имеем обычные нам четыре времени года. Если бы год был длинным или менее коротким, растения не смогли бы нормально расти и созревать. Время, за которое Земля осуществляет оборот вокруг своей оси - тоже оптимальная величина. Были бы сутки немного длиннее, дневная температура была бы намного выше, а ночная намного ниже, что не способствовало бы выживанию организмов. Все другие планеты нашей системы имеют период обращения или намного больший, или намного меньший. На Сатурне сутки длятся 10 часов, на Венере 243 дня.

Физик: движение планеты вокруг звезды (Солнца) по круговой орбите позволяет получать необходимое количество энергии.

3-й. Расстояние до Солнца. Среднее расстояние от Земли к Солнцу - почти 150 миллионов км, и снова это самое то, что нужно. Средняя температура на Земле +15 °С. Сравните с жарой Венеры (470 °С), и холодом Марса (-50 °С). Сравнительно небольшое повышение температуры привело бы к массовым наводнениям, которые уничтожили бы большинство городов Земли.

4-й. Атмосфера. Атмосфера других планет Солнечной системы складывается в основном из отравляющих газов с небольшими примесями кислорода. А в атмосфере Земли кислорода - 21 %, и это оптимальное количество для жизни. Если бы его было больше, скажем 50 %, то все мгновенно зажигалось бы. А меньше, например 10 %, и горение вообще было бы невозможно. Кислород в атмосфере - это еще и озоновый слой, который защищает Землю от смертоносного космического излучения. Сравните нашу Землю, на которой бурлит жизнь, с другими планетами нашей Солнечной системы - пустыми и безжизненными - и спросите себя: что это - случайность или замысел?

Физик: итак, пришло время подводить первые итоги. Давайте запишем в конспекты условия, благоприятные для развития жизни на Земле.

(Записывают в конспектах)

Часть 2. ВСЕЛЕННАЯ

Физик:

Вопросы:

1. Что такое Вселенная?

2. Как она образовалась?

3. Сколько существует Вселенных?

Сейчас мы посмотрим еще 1 видеофрагмент.

Видеофрагмент «Вселенные-2» (00.01.10 мин.).

ОБРАЗОВАНИЕ ВСЕЛЕННОЙ и ЗЕМЛИ

Рассмотрим 2 самые интересные теории образования Вселенной.

Теория 1. ПУЛЬСИРУЮЩЕЙ ВСЕЛЕННОЙ

Космос существует вечно. В Космосе есть Жизнь. Жизнь ― это взаимодействие Информации, Энергии и Субстанции. Они связаны между собой и преобразуются друг в друга. В Космосе происходит постоянная и вечная пульсация Жизни.

В Космосе бесчисленное множество Вселенных, и наша ― лишь одна из них. Каждая Вселенная пульсирует: рождается, живет и умирает, как и всё живое в Космосе.

Планета Земля ― тоже живой организм, который является частью более сложных организмов.

Информация ― это содержательная характеристика пространства. Энергия является источником синтеза Субстанции и Информации.

Субстанция – это масса пространства. Известно 2 космические субстанции: видимая материя - 5% и невидимая материя (так называемая темная).

Теория 2. ТЕОРИЯ БОЛЬШОГО ВЗРЫВА

Видеофрагмент «Образование элементов Вселенной» (00.03.31 мин.).

Космос ― это бесконечное пространство, вакуум, пустота, Ничто. И в этом пространстве в результате большого взрыва образовалось газовое облако. Из газа постепенно образовались звезды, планеты, галактики.

При очень больших температурах вследствие сил тяготения образовались атомы – ядра из протонов и нейтронов, вокруг которых присутствуют электроны.

Внутри звёзд (в том числе Солнца) происходят процессы:

+ → +

Внутри более горячих звёзд:

А) + + →

Б)

Ne

Тяжелые элементы образовали ядро Земли, легкие – её атмосферу.

Физик:

Вопросы:

1. Из чего состоят все объекты Вселенной?

- атомов элементов.

Филолог:

Степан Щипачев ЧИТАЯ МЕНДЕЛЕЕВА

Другого ничего в природе нет

ни здесь, ни там, в космических глубинах:

все — от песчинок малых до планет —

из элементов состоит единых.

Кипит железо, серебро, сурьма

и темно-бурые растворы брома,

и кажется вселенная сама

одной лабораторией огромной.

Тут мало оптикой поможешь глазу,

тут мысль пытливая всего верней.

Пылинку и увидишь-то не сразу —

глубины мирозданья скрыты в ней.

Физик:

Вопросы:

1. Какие ХЭ наиболее распространены во Вселенной?

- водород, гелий, литий.

1. Сколько элементов образовано во Вселенной? - 92.

2. Что такое элементарные частицы?

3. Какие элементарные частицы вы знаете?

- протоны, нейтроны, электроны и др.

1. Как и из чего образовались атомы элементов?

2. Какие из элементарных частиц объединили все объекты Вселенной?

-электроны.

Филолог: Вот как описаны электроны в стихотворении В. Брюсова:

Мир электрона

13 августа 1922

Быть может, эти электроны -

Миры, где пять материков,

Искусства, знанья, войны, троны

И память сорока веков!

Еще, быть может, каждый атом -

Вселенная, где сто планет;

Там всё, что здесь, в объеме сжатом,

Но также то, чего здесь нет.

Их меры малы, но все та же

Их бесконечность, как и здесь;

Там скорбь и страсть, как здесь, и даже

Там та же мировая спесь.

Их мудрецы, свой мир бескрайный

Поставив центром бытия,

Спешат проникнуть в искры тайны

И умствуют, как ныне я;

А в миг, когда из разрушенья

Творятся токи новых сил,

Кричат, в мечтах самовнушенья,

Что бог свой светоч загасил!

Часть 3. ЖИВОЕ И НЕЖИВОЕ

Биолог:

Блиц – опрос

1. Все, что нас окружает и не сделано руками человека, называется … (природа).

2. Природа бывает … и … (живая и неживая).

3. Как доказать, что живое и неживое – части единого целого под названием ПРИРОДА?

- состоят из атомов одних и тех же ХЭ, которые находятся в таблице Менделеева.

1. Какие структуры образуют эти элементы в живой и неживой природе?

(работа со схемой)

Физик: Биолог:

Филолог:

Владимир Британишский КАМНИ

Не говорите мне, что жизнью не кипит,

что холодна как лед природа минерала.

Я не поверю вам: ведь жил хребет Урала,

и он мои слова примером подтвердит.

Да, жил и минерал. Он был раствором, газом,

он магмой бешеной кипел в груди земной,

но протекли века – стал углерод алмазом,

и вот он под стеклом лежит передо мной.

На яшму я взглянул и на кристалл пирита,

на бурый железняк, на огненный гранат

и думаю о том, как много пережито

любым из тех камней, что здесь теперь лежат.

Не говорите мне, что в камне нет души,

что каждый минерал совсем не интересен!

Я не поверю вам: нет, камни хороши!

О них я напишу десятки новых песен…

1933г

Вопросы:

1. Каковы отличительные признаки живого?

(Вспоминают)

1. В чем заключается конечная цель жизни?

- оставить после себя полноценное и жизнеспособное потомство.

1. Где хранится наследственная информация?

- в ДНК, в ядре.

Биолог:

Вопрос:

1. Что же является решающим критерием при делении объектов на живые и неживые?

Ответ найдите в следующем фрагменте:

Видеофрагмент «Растение – живой организм» (00.57 мин.).

Часть 4. ЖИЗНЬ – ЭТО …

«Всё не так легко, как кажется»

Следствие из закона Мэрфи.

Биолог:

Задание: попытайтесь сформулировать свое определение жизни (называют варианты)

Вопрос:

1. Почему вы испытываете трудности?

Учащийся:

Понятие «жизнь» - очень сложное, многогранное, неоднозначное.

Поисками определения жизни занимаются не только философы. Дать определение жизни непросто. Говоря словами Большой Советской Энциклопедии, «строго научное разграничение на живые и неживые объекты встречает определенные трудности».

Биолог:

Чтобы наиболее полно определить сущность жизни, необходимо выяснить ее место среди других форм движения материи. Соотношение разных форм движения материи впервые осве­тил Ф. Энгельс. Он указал, что в разрешении данного вопроса надо исходить из качественных отличий живого от неживого.

Следовательно, жизнь следует определить как качественно новый, особый этап движения и развития материи.

Биолог. А какие определения жизни вы знаете?

(Вспоминают и обсуждают)

Учащийся 1: Ф. Энгельс в книге «Анти-Дюринг» дает классическое опреде­ление жизни: «Жизнь есть способ существования белковых тел, и этот способ существования состоит по своему существу в постоян­ном самообновлении химических составных частей этих тел».

Его определение состоит из двух частей.

В I части указывается на характерное для живых тел, резко от­личающее их от неживых тел, - на содержание в них белка. Белки являются главной и постоянной составной частью всех без исключе­ния живых систем, от самых примитивных до самых сложных и высокоорганизованных.

Во II части определения Энгельс говорит о способе существо­вания белка. Этот способ - обмен веществ, при помощи которого создаются и поддерживаются условия для сохранения белка в при­родном состоянии в живой системе и выполнение присущих ему функций.

Биолог. Определение жизни, сформулированное Энгельсом, пре­красное по форме и глубокое по содержанию, оказало существенное влияние на развитие исследований белка как основного субстрата жизни и до сих пор пользуется широким признанием.

Философские определения жизни, сделанные Ф. Энгельсом, сохраняют свое значение и для настоящего времени, хотя прошло более 100 лет. Однако новые открытия требуют дополнения и разви­тия в определении жизни.

Учащийся 2: «Живые тела, существующие на Земле, представляют собой открытые, саморегулирующиеся и самовоспроизводящиеся системы, построенные из биополимеров- белков и нуклеиновых кислот» (М В. Волъкенштейн).

Учащийся 3: «Жизнь - это биологическое триединство: потока вещества, потока энергии и потока информации»

(В.О. Енгельгардт)

Часть 5. СОЛНЦЕ

Биолог.

Вопросы:

1. Что нужно ЖО (в том числе человеку) для жизни на Земле?

• Тепло

• Свет

• Магнитные поля

• Электрические поля

• Солнце

Физик: и всё это нам даёт Солнце. Давайте посмотрим следующий видеофрагмент:

Видеофрагмент «Образ энергии Солнца» (01.02 мин.).

Вопросы:

1. Как образовалось Солнце?

2. Какие процессы происходят в его глубинах?

3. Как образуется энергия Солнца?

Биолог.

1. Какова роль Солнца для жизни на Земле?

2. Каким образом ЖО на Земле улавливают энергию Солнца?

Ответы на эти и другие вопросы вы найдете в следующих фрагментах:

Видеофрагмент «Солнце. Начало» (00.40 мин.).

Видеофрагмент «Роль энергии Солнца» (00.22 мин.).

Видеофрагмент «Растительный покров – вид из Космоса» (00.31 мин.).

Видеофрагмент «Космическая роль зеленых растений» (00.31 мин.).

Физик: Солнце – важнейший источник для жизни на Земле. Но сколько оно будет еще светить?

Видеофрагмент «Гибель Солнца» (00.01.09 мин.).

Биолог. Как видим, и Солнце не вечно, однако до его гибели ещё очень много времени. Поэтому жизнь на Земле будет ещё длиться очень и очень долго.

Часть 6. ПРОИСХОЖДЕНИЕ ЖИЗНИ НА ЗЕМЛЕ

Филолог:

Учащийся: Проблема происхождение жизни на Земле с давних пор вызывала огромный интерес у людей, пытавшихся предложить различные решения ее в зависимости общего уровня развития современной науки. В предлагаемых ответах всегда сказывалась борьба двух взглядов на происхождение жизни – идеалистического и материалистического.

Биолог. Научная постановка проблемы возникновения жизни принадлежит Энгельсу, считавшему, что жизнь возникла не внезапно, а сформировалась в ходе эволюции материи. В этом же ключе высказался и Тимирязев: «Мы вынуждены допустить, что живая материя осуществлялась так же, как и все остальные процессы, путем эволюции… Процесс этот, вероятно, имел место и при переходе из неорганического мира в органический».

Биолог.

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

Физик:

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

Биолог.

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.

Филолог:

...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.

Биолог.

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.

Биолог: 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

Биолог. 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)

Биолог: Известное утверждение «живое — от живого», называемое принципом Реди, в настоящее время не подвергается сомнению. Но как же возникли самые первые живые существа?

Учащийся 1: 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.

Учащийся 2: 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

Учащийся: 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.

Видеофрагмент «Космос. Жизнь» (00.00.20 мин.).

Видеофрагмент «Начало жизни в Космосе» (00.00.15 мин.).

Видеофрагмент «Жизнь в Космосе» (00.00.36 мин.).

Видеофрагмент «Из Космоса на Землю» (00.01.20 мин.).

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

Физик: 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.

Видеофрагмент «Финал» (00.01.40 мин.).

Биолог:

Биолог: 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.

Физик: Известный астрофизик, член-корреспондент АНРФ И.С. Шкловский считает, что наша цивилизация является единственной в нашей Галактике или даже во всей наблюдаемой вселенной. Этот вывод только подчеркивает необходимость особой ответственности человечества по сохранению нашей планеты как среды обитания жизни.

Биолог: Несмотря на все сказанное на этом симпозиуме, проблема возникновения жизни на Земле остается нерешенной, и при всех огромных успехах биохимии ответы на вопросы носят умозрительный характер. Гипотезы, которая могла бы стать “руководящей” и превратиться во всеобъемлющую теорию, пока нет.

Филолог: А закончить наш урок мне хочется стихотворением, которое написал ваш одногруппник – Гончаров Иван:

Все мы живем на планете Земля,

У каждого из нас свой принцип Бытия.

У человека есть своё пренназначение,

И это всё совсем не увлечение.

По жизни мы все оступаемся,

Но это не конец, ведь жизнь продолжается.

У нас у каждого своя судьба,

И за неё борются все,

И даже я!!!

Жизнь нам твердит свои законы

И в ней бывают свои проколы.

Не падайте духом,

Ведь жизнь такая,

Какая б она не была,

Но она – родная!!!

Литература

1. Биологический энциклопедический словарь. Главный редактор М.С. Гиляров. Москва: Большая Российская Энциклопедия, 2000.

2. Биология для поступающих в ВУЗы. Под ред. Академика РАМН, профессора В.Н. Ярыгина. Москва: Высшая школа, 2003.

3. Воронцов Н.Н., Сухорукова Л.И. Эволюция органического мира. Факультативный курс, учебное пособие для 10-11 классов средне школы. Москва: наука, 2002.

4. Генри M. Библейские основания современной науки. – СПб,: Библия для всех, 1995. – 480 с.

5. Грин Н., Стаут У., Тейлор Д.. Биология в 3 томах. Москва: Просвещение, 1990.

6. Жизнь — как она возникла? Путем зволюции или путем сотворения? – Watch Tower Bsble and tract of society of Pennsylvania, 1992. – 256 c.

7. Киселева Э.А. Книга для чтения по дарвинизму. Москва: Просвещение, 1990.

8. Климчишин І. А., Крячко І. П. Астрономія. 11 кл. – К.: Знання Украї­ни, 2002.

9. Коран / Пер. И. Ю. Крачковского. – М.: Маджес, 1990.

10. Кучеренко М. Є., Вервес Ю. Г. Загальна біологія: Підручник для учнів 10-11 кл.– К: Генеза, 2000.

11. Научный креационизм. – BEE Intematsonal, 1999. – 224 c.

12. Святе письмо Старого та Нового Завіту / Пер. І. Хоменка. – К.: Українське Біблійне Товариство, 2000.

13. Тейлор Й. В умах людей. Дарвин и новый мировой порядок. – Симфе­рополь: Христианский научно-апологетический центр, 2001. – 552 с.

ДОПОЛНИТЕЛЬНЫЕ МАТЕРИАЛЫ

Рано чи пізно кожна людина, що приходить у цей світ задається пи­танням: «Хто я? Що я роблю у цьому світі?»

Думаю, що у вашому віці ці питання вкрай загострені, бо ви вже стоїте на порозі самостійного життя. Тому наш урок-семінар буде для вас актуальним, бо може стати фундаментом для подальших роздумів та рішень, що можуть змінити погляди на справжню сутність речей. Як говорив Будда: «Мнящие суть в несути и видящие несуть в сути, они никогда не достигнут сути, ибо их удел — ложньїе намерения». Тобто, щоб розібратись куди правильно вкладати свої молоді сили, потрібно знати мету свого життя, його справжні наміри, котрі не приведуть до розчарувань та нещастя.

Початком подібних роздумів може бути запитання: «Звідки усе з'яим лось — Всесвіт, Земля, я?» Різні люди дивляться по-різному на цю про блему. Ці погляди ми сьогодні розглянемо.

З розвитком геологічних знань про історичний роз­виток земної поверхні та молекулярної біології гіпотеза абіогенезу отри­мала нове життя у XX столітті. її особливість полягає у неможливості са­мозародження життя у наш час, однак деякі учені вважають можливим його виникнення з хімічних сполук у минулому.

У 20-х роках XX століття російський вчений Опарін та англійський Холдейн сформували біохімічну гіпотезу виникнення життя.

За цією гіпотезою, літосфера, гідросфера та атмосфера сформувались понад 4 мільярди років тому. На думку Опаріна та Ходдейна, біохімічній еволюції передувала хімічна еволюція органічних речовин, яка тривала протягом кількох сотень мільйонів років аж до часу виникнення життя (3,8 млрд років тому). Первинна атмосфера Землі складалась із вугле-кислого газу; метану, аміаку, оксидів Сульфуру, сірководню та водяної пари. Озонового екрану не було і до поверхні суходолу та Світового оке­ану надходив потік космічного та ультрафіолетового сонячного випро­мінювання. Внаслідок підвищеної вулканічної діяльності у води світо­вого океану й атмосферу з надр Землі потрапляли різноманітні хімічні сполуки. Такі умови вчені неодноразово відтворювали в лабораторіях.

У результаті цих дослідів, у водному розчині солей, близьких за складом до морської води, в умовах опромінення та пропускання через них елек­тричних розрядів (аналогія блискавки), утворились деякі органічні спо­луки: нуклеотиди, амінокислоти та невеличкі ланцюжки з амінокислот, моносахариди тощо. Вони утворили скупчення, відокремлені від води поверхнею розділу — коацерватні краплі, які існували досить тривалий час. Нічого, що нагадувало б живих істот, ученим більше ніж за 60 років експериментів здобути подібним чином не вдалося.

Незважаючи на це, гіпотеза Опаріна — Холдейна стверджує, що коацерватні краплини якимось чином перетворились на «доклітинні» живі організми, від яких виникли прокаріоти — без'ядерні одноклітин­ні. Отже, абіогенез у минулому Землі як спосіб виникнення життя, до­вести не вдалося.

Креаціонізм.

Згідно з положеннями креаціонізму, життя'виникло в результаті над­природної події у минулому в результаті якої Бог створив живі організ­ми. Цю теорію підтримують майже усі прихильники релігійних вчень.

■14-й. учень. Старий Заповіт, священна книга іудеїв та християн, про цю подію пише так: «Бог сказав: "Нехай земля зростить рослини: траву, що розсіває насіння і плодові дерева, що родять плоди з насінням, за їхнім родом на землі... Нехай закишать води живими створіннями й нехай птастволітає над землею попід твердю небесною..." І побачив Бог, що воно добре» (Книга Буття, перший розділ):

15-й учень. Новий Заповіт, священна книга християн: «Бог, що створив світ і все, що в ньому, Він, бувши Владикою неба і землі, не живе в рукотворних храмах, ані не приймає служби з рук людських, не­мовби Він потребував чогось, даючи сам усім життя, дихання і все. Він сотворив з одного весь рід людський, щоб він жив по всій земній по­верхні, призначивши встановлені часи і границі їхнього оселення, щоб вони шукали Бога, чи, може, навпомацки не знайдуть Його, хоч Він від кожного з нас недалеко. У Ньому бо живемо, рухаємося й існуємо» (Ді­яння святих апостолів, сімнадцятий розділ).

16-й.учень. І, нарешті, Коран, священна книга мусульман: «Воісти­ну, у створенні неба і землі та в зміні дня та ночі — ознаки для людей, що мають розум, для тих, хто згадує Аллаха, стоячи, сидячи та лежачи, і роз­думує про створення неба і землі: "Господи наш! Не сотворив Ти це просто так, без певної мети. Хвала Тобі! Захисти ж нас від покарання вогнем"»-

17-й учень. Чи є якесь наукове підтвердження для.подібних по­глядів, чи в це потрібно просто вірити без осмислення про можливість. такої події у минулому? Так, адже якби хтось, мандруючи пустелею, знайшов годинник, то не думав би, що він тут самозародився, а виріши 11 би, що його тут хтось загубив. Бо така складна річ як годинник не міг самозмонтуватися навіть протягом багатьох мільярдів років. А життя на нашій планеті на багато порядків складніше за будь який механізм.

Але разом з тим для простої віри у надприродне походження життя є і наукове підґрунтя. Наприклад, це підтверджують закони термодина­міки.

21-й учень. Існує ще один доказ, що надає креаціонізму міцне підґрунтя. У кібернетиці існує положення про те, що розвиток якої-не-будь системи може відбуватися лише під керівництвом іншої системи. При цьому діє правило Ешбі: керована система ніколи не може бути складнішою від керуючої, вона завжди простіша. Це правило іноді ви­словлюють таким порівнянням: горщик ніколи не може бути складні­шим від гончаря.

22-й учень. Примушує замислитися і наступна інформація.

З часів Опаріна молекулярна біологія досягла великих успіхів, і клі­тина тепер не видається простою і примітивною. Клітинна мембрана — не просто напівпроникна плівка, вона пропускає всередину і назовні тільки визначені речовини. У клітинах є нуклеїнові кислоти, що містять інформацію про структуру та функції організму. В клітинах є і рибосоми, в яких утворюється білок; в цьому складному механізмі беруть участь нуклеїнові кислоти і більше сотні білків, кожен з яких виконує особли­ве завдання. В мітохондріях клітини поживні речовини перетворюються на енергію. І всі ці частини клітини мають неймовірну складність. Згід­но з гіпотезою Маргуліса, перша протоклітина проковтнула ці органе-ли в процесі симбіозу. Але тепер вони не можуть існувати самі по собі, і клітина не може обходитись без них. Більше того, існують особливі органели — лізосоми, що містять у собі ферменти, функція яких — руй нувати сторонні тіла, наприклад, хвороботворні бактерії. Тому очевид­но, що клітина спочатку повинна була мати довершену будову, а не йти до досконалості від грудочки слизу на протязі мільйонів років еволюції.

23-й учень. А тепер про ймовірність самозародження життя. Гіпотеза абіогенезу говорить, що перші клітини у далекому минулому
утворилися з волі сліпого випадку. Яка ймовірність, що це дійсно могло статись. Британський астроном Бернард Лавел пише про це так: «Дія чистої випадковості означала б, що протягом півмільярда років орга­нічні молекули в первісних морях повинні були пере комбінуватися 10⁵⁰ разів (одиниця з п'ятдесят одним нулем), щоб "натрапити" на правильну послідовність. Ймовірність такої випадкової події, що,привела б до утворення молекул одного із найпростіших білків, неймовірно мі­зерна. Я вважаю, що в контексті цих часових та просторових меж вона
практично дорівнює нулю».

25-й учень. Наша планета і живі істоти на ній свідчать про впоряд­кованість, складність та свідомий задум щодо них. Наприклад, розміри Землі. Діаметр нашої планети 12 800 км. На 10 % більше або менше — живі організми не змогли б жити на ній. На планеті діаметром 12 672 км не було б атмосфери, і вона перетворилася б на замерзлу пустелю. На планеті діаметром в 12 928 км атмосфера була б у два рази важчою, збіль­шилася б загальна кількість вологи. В результаті цього вся планета була б затоплена.

29-й учень. Наш світ повен чудес. Великих. Захід Сонця, що пе­ретворює небосхил в море вогненних фарб; нічне небо, всіяне зорями; зубчасті гірські хребти з сяючими на Сонці сніговими вершинами; при­бій, розхвильованим штормом океану — все це наповнює нас радістю ' і благоговінням.

30-й учень. Наш світ повен чудес. Малих. Дрібненька пташка-славка на своєму шляху в Північне Америку летить спочатку в бік Аф­рики високо над Атлантичним океаном. На висоті близько 6 тис. м вона ловить потік повітря, котрий несе її до Південної Америки. Керуючись міграційним інстинктом, вона тримає свій курс декілька днів протягом 4 тис. км — закутані в пір'їнки 20 грамів хоробрості. Ми відчуваємо за­хват і здивування.

31-й учень. Наш світ повен чудес. Геніальних. Кажани вико­ристовують систему ехолокації, скати виробляють електрику, чайки опріснюють морську воду, оси виготовлюють папір, терміти будують повітряні кондиціонери, восьминоги подорожують за допомогою реак­тивного двигуна, птахи плетуть або будують багатоквартирні будинки, мурахи займаються садівництвом, шиттям або тваринництвом, світляч­ки мають вбудовані в тіло ліхтарики. Така геніальність викликає в нас захоплення.

32-й учень. Наш світ повен чудес. Простих. Під старість ми зо­середжуємо свою увагу на простих речах, які раніше вважали мало сут­тєвими: усмішка, лагідне слово, невеличка квітка, спів птахів, тепло Сонця.

Коли ми роздумуємо про все це — про великі речі, від яких перехо­плює подих, про маленькі, які викликають У нас захоплення, про гені­альні, що причаровують нас, і про просте, котре ми цінимо із запізнен­ням,.— то запитуємо себе: «Звідки все це виникло?»

Висновки

Ми живемо в часи, коли людина може більш вільно висловлювати свої думки. Бо зовсім недавно подібний урок навряд чи відбувся б. У ча­си войовничого атеїзму розповідати про створення Богом Всесвіту та життя як про довершений факт було заборонено.

Сьогодні ви дізналися про різні точки зору на походження життя на Землі. І у вашій волі вибрати, яка з них найбільш правдива.

27