Урок "Современные гипотезы возникновения жизни на Земле"

ОТКРЫТЫЙ УРОК - СЕМИНАР ПО БИОЛОГИИ-ХИМИИ

«ВОЗНИКНОВЕНИЕ ЖИЗНИ НА ЗЕМЛЕ»

Разработала:

Учитель биологии

Субботина О. В.

П. Кшенский-2014 год.

ЦЕЛИ:

1. Образовательная. Знакомство учащихся с наиболее распространенными гипотезами возникновения жизни на Земле.

2. Развивающая. Развитие умения обобщать, делать выводы, самостоятельно работать с научно-популярной литературой и учебником.

3. Воспитательная. Показать материальность и познаваемость мира, формирование научно-материалистического мировоззрения.

Оборудование:

Биология. Общая биология. 10 класс: учеб. Для профиля В. Б. Захаров, С. Г. Мамонтов, Н. И. Сонин, Е. Т. Захарова; Мультимедийная установка, компьютер.

ПЛАН УРОКА

Изложение нового материала

1. Вступление. Ориентировочно-мотивационный этап.

2. Донаучные представления о возникновении жизни

Доклад 1. Креационизм

Доклад 2. Гипотеза самозарождения жизни.

1. Современные гипотезы

Доклад 3. Гипотеза стационарного состояния

Доклад 4. Гипотеза панспермии.

Доклад 5. Гипотеза биохимической эволюции

Заключение.

Закрепление пройденного материала – составление таблицы в тетради

«Этапы возникновения жизни» (домашнее задание – закончить составление таблицы)

Использованная литература.

1. ВСТУПЛЕНИЕ. Ориентировочно-мотивационный этап.

Учитель: Жизнь существует на Земле миллиарды лет. Она заполняет все уголки нашей планеты. Озёра, реки, моря, 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 возникала и развивалась жизнь на нашей планете? Во все эпохи истории Земли растительный и животный мир был таким, как сейчас?

Ответы учащихся.

Давайте попробуем сформулировать тему урока.

Тема: «Современные представления жизни на Земле».

Сегодня у нас проходит интегрированный урок-семинар, при подготовке которого мы привлекали знания из ОПК, биологии, химии, географии.

Задачи урока:

Познакомить с основными гипотезами возникновения жизни;

Развивать умения обобщать, делать выводы, самостоятельно работать с научно-популярной литературой и учебником;

Показать как менялись взгляды на возникновение жизни по мере накопления знаний.

Учитель: А что такое жизнь? Что ассоциируется у вас с этим понятием? ( Каждому ученику в классе предлагается произнести только одно слово. Появляется набор слов: рост, гамета, цветок, развитие, эмбрион, опыление, проросток, питание, ребёнок, старение, семья, любовь и даже смерть, ненависть, болезнь и т. д.)

Давайте попытаемся сформулировать понятие «жизнь» с точки зрения биологии. У вас на партах листы с определением жизни мыслителями разных эпох. ( Приложение 1).

Вопрос о возникновении и развитии жизни на нашей планете – один из наиболее сложных и в то же время интересных в современном мире.

С древнейших времен он занимал человечество и был предметом споров не одного поколения ученых. Не только биологи, но и химики, физики, геологи, философы принимают активное участие в поисках ответа на него. Это объясняется тем, что решение данной проблемы имеет не только научное, но и мировоззренческое значение.

Основная трудность связана с невозможностью проведения прямого эксперимента по возникновению жизни. Ученые могут лишь моделировать те условия и процессы, которые, по их мнению, смогли в конечном счете привести к появлению жизни на нашей планете.

Мы рассмотрим наиболее распространенные теории происхождения жизни. Большая часть соображений, на которых основываются эти теории, умозрительны, так как воспроизвести в сколько-нибудь наглядном виде события, происходившие при возникновении жизни, невозможно. Это относится как к научным, так и к теологическим построениям.

Вами были выбраны темы для докладов, которые сегодня мы с удовольствием послушаем. Следует особо отметить, что собранные нами данные и выведенные из них заключения соответствуют сегодняшним взглядам: эти взгляды постоянно пересматриваются, и их достоверность ограничена уровнем наших знаний в каждый данный момент времени.

2. ДОНАУЧНЫЕ ПРЕДСТАВЛЕНИЯ О ВОЗНИКНОВЕНИИ ЖИЗНИ

Доклад №1. КРЕАЦИОНИЗМ

Согласно этой теории жизнь возникла на Земле в результате какого-то сверхъестественного события в прошлом. Ее придерживаются последователи почти всех наиболее распространенных религиозных учений.

Традиционное иудейско-христианское представление о сотворении мира, изложенное в книге Бытия, вызывало и продолжает вызывать споры. Христиане признают, что Библия – это завет господа людям, а вот из-за длины «дня» существуют разногласия: некоторые считают, что мир и все населяющие его организмы были созданы за шесть дней продолжительностью по 24 часа, другие считают, что «день» был гораздо длиннее. Они отвергают любые другие точки зрения и целиком полагаются на вдохновение, созерцание и божественное откровение.

Первый день творения.

Вначале сотворил Бог небо и землю. Земля была безвидна и пуста, и тьма над бездною, и Дух Божий носился над водой. И сказал Бог: да будет свет. И стал свет. И увидел Бог, что он хорош, и отделил Бог свет от тьмы. И назвал Бог свет днем, а тьму ночью. И был вечер, и было утро: день один.

Второй день творения.

И сказал Бог: да будет твердь посреди воды, и да отделяет она воду от воды. И стало так. И назвал Бог твердь небом. И сказал Бог: да соберется вода, которая под небом, в одно место, и да явится суша. И стало так. И назвал Бог сушу землёю, а собрание вод назвал морями. И увидел Бог, что это хорошо.

Третий день творения

И сказал Бог: да и произрастит земля зелень, траву, сеющую семя ( по роду и подобию ее), и дерево плодовитое, приносящее по роду своему плод, в котором семя его на земле. И стало так. И произвела земля зелень, траву, сеющую семя по роду, и дерево, приносящее плод, в котором семя его по роду его. И увидел Бог, что это хорошо. И был вечер, и было утро: день третий.

Четвертый день творения.

И сказал Бог: да будут светила на тверди небесной (для освещения земли) и для отделения дня от ночи, и для знамений, и времён, и дней, и годов; и да будут они светильниками на тверди небесной, чтобы светить на землю. И стало так.

И создал Бог два светила великие: светило большее, для управления днём, и светило меньшее, для управления ночью, и звезды; и поставил их Бог на тверди небесной, чтобы светить на землю, и управлять днем и ночью, и отделять свет от тьмы. И увидел Бог, что это хорошо. И был вечер, и было утро: день четвертый.

Пятый день творения

И сказал Бог: да и произведёт вода пресмыкающихся, душу живую; и птицы да полетят над землёю, по тверди небесной. И стало так. И сотворил Бог рыб больших и всякую душу животных пресмыкающихся, которых произвела вода, по роду их, и всякую птицу пернатую по роду её. И увидел Бог, что это хорошо. И благословил их Бог, говоря: плодитесь и размножайтесь, и наполняйте воды в морях, и птицы да размножаются на земле. И был вечер, и было утро: день пятый.

Шестой день творения

И сказал Бог: да произведёт земля душу живую по роду её, скотов, и гадов, и зверей земных по роду их. И стало так. И создал Бог зверей земных по роду их, и скот по роду его, и всех гадов земных по роду их. И увидел Бог, что это хорошо. И сказал Бог: сотворим человека по образу Нашему, и да владычествуют они над рыбами морскими, и над птицами небесными, и над зверями, и над скотом, и над всею землёю, и над всеми гадами, пресмыкающимися по земле.

И сотворил Бог человека по образу Своему, по образу Божию сотворил его; мужчину и женщину сотворил их. И благословил их Бог, и сказал им Бог: плодитесь и размножайтесь, и наполняйте землю и обладайте ею. И был вечер, и было утро: день шестой.

Седьмой день – день покоя

Так совершены небо и земля и всё воинство их. И совершил Бог к седьмому дню дела Свои, которые он делал, и почил в день седьмой от всех дел своих, которые делал. И благословил Бог седьмой день, и освятил его, ибо в оный почил от всех дел Своих, которые Бог творил и созидал.

Вера признает вещи, которым нет доказательств в научном смысле слова. Это означает, что не может быть противоречия между научным и богословским объяснением сотворения мира, так как эти две формы мышления взаимно исключают одна другую. Для ученого научная истина всегда содержит элемент гипотезы, а для верующего теологическая истина абсолютна.

Доклад 2. ГИПОТЕЗА САМОЗАРОЖДЕНИЯ ЖИЗНИ

Эта теория была распространена в древнем Китае, Вавилоне и Египте в качестве альтернативы креационизму, с которым она сосуществовала. Аристотель (384 – 322 до н.э.), которого часто провозглашают основателем биологии, придерживался теории спонтанного зарождения. На основе собственных наблюдений он развивал эту теорию дальше, связывая все организмы в непрерывный ряд – «лестницу природы» (scala naturae): «Ибо природа совершает переход от безжизненных объектов к животным с такой плавной последовательностью, поместив между ними существа, которые живут, не будучи при этом животными, что между соседними группами, благодаря их тесной близости, едва можно заметить различия» (Аристотель)

«Таковы факты – живое может возникать в результате не только спаривания животных, но и разложения почвы…Также обстоит дело и у растений: некоторые развиваются из семян, а другие как бы самозарождаются под действием сил природы, возникая из разлагающейся земли или из определенных частей растений» (Аристотель).

Ван Гельмонт (1577-1644), весьма знаменитый ученый (водная теория фотосинтеза), описал эксперимент, в котором он за три недели создал мышей. Для этого нужны были только грязная рубашка, темный шкаф и горсть пшеницы. Активным началом в процессе зарождения мыши ванн Гельмонт считал человеческий пот.

В 1688 году итальянский ученый Франческо Реди, живший во Флоренции, подошел к проблеме возникновения жизни более строго и поверг сомнению теорию спонтанного зарождения.

Я взял четыре больших сосуда с широким горлом, поместил в один из них змею, в другой – немного рыбы, в третий – угрей из Арно, в четвертый – кусок молочной телятины, плотно закрыл их и запечатал. Затем я поместил то же самое в четыре других сосуда, оставив их открытыми…Вскоре мясо и рыба в незапечатанных сосудах зачервивели; можно было видеть, как мухи свободно залетают в сосуды и вылетают из них. Но в запечатанных сосудах я не видел ни одного червяка, хотя прошло много дней, после того как в них была положена дохлая рыба» (Реди)

Эти эксперименты не привели к отказу от идеи спонтанного зарождения, так как многие ученые утверждали, что жизненная (виталистическая) сила, которая есть в воздухе не могла проникнуть в запечатанные сосуды. Нужно было поставить такой опыт.

Луи Пастер (1822-1895) – французский ученый провел эксперимент, соперничавший по простоте со знаменитым опытом Реди. Он кипятил в колбе различные питательные среды, в которых могли развиваться микроорганизмы. При длительном кипячении в колбе погибали не только микроорганизмы, но их споры. Помня об утверждении виталистов, что «жизненная сила» не может проникнуть в запаянную колбу, Пастер присоединил к ней S – образную трубку. Споры микроорганизмов оседали на поверхности изогнутой трубки и не могли проникнуть в питательную среду.

Пастер своими опытами доказал невозможность самопроизвольного зарождения жизни. Представлениям о «жизненной силе» - витализму был нанесен сокрушительный удар. Но и в настоящее время есть люди, которые продолжают верить в самозарождение жизни.

3. СОВРЕМЕННЫЕ ГИПОТЕЗЫ

Доклад 3. ГИПОТЕЗА СТАЦИОНАРНОГО СОСТОЯНИЯ

Согласно этой теории, Земля никогда не возникала, а существовала вечно; она всегда способна поддерживать жизнь, а если и изменялась, то очень мало; виды также существовали всегда.

Оценки возраста Земли очень варьируют: от 6000 тысяч лет до 5 млрд. лет по современным оценкам, основанным на скорости радиоактивного распада. Более совершенные методы дают все более высокие оценки возраста Земли, что позволяет сторонникам теории стационарного состояния полагать, что Земля существовала всегда. Согласно этой теории, виды также никогда не возникали, они существовали всегда и у каждого вида есть лишь две возможности – либо изменение численности, либо вымирание.

Сторонники этой теории не признают, что наличие или отсутствие определенных ископаемых остатков может указывать на время появления или вымирания того или иного вида, и приводят в качестве примера представителя кистеперых рыб – латимерию. По палеонтологическим данным кистеперые вымерли в конце мелового периода, 70 млн. лет назад. Однако это заключение пришлось пересмотреть, когда в районе Мадагаскара были найдены живые представители кистеперых.

Внезапное появление какого-нибудь ископаемого вида в определенном пласте они объясняют увеличением численности его популяции или его перемещением в места, благоприятные для сохранения останков.

Большая часть доводов в пользу этой теории связана с такими неясными аспектами эволюции, как значение разрывов в палеонтологической летописи.

Доклад 4. ГИПОТЕЗА ПАНСПЕРМИИ

Эта теория не предлагает никакого механизма для объяснения первичного возникновения жизни, а выдвигает идею о ее внеземном происхождении.

Теория панспермии утверждает, что жизнь могла возникнуть один или несколько раз в разное время и в разных частях Галактики или Вселенной. Для обоснования этой теории используются многократные появления НЛО, наскальные изображения предметов, похожих на ракеты и «космонавтов», а также сообщения о якобы встречах с инопланетянами.

Панспермия (от греч. Pan – всё и сперма), гипотеза о возможности переноса жизни в космическом пространстве с одного тела на другое. В более узком смысле – гипотеза занесения жизни на Землю из космоса, предложенная Рихтером в 1865 году и окончательно сформулированная Аррениусом в 1895 году. Согласно этой гипотезе, наиболее вероятно попадание живых организмов внеземного происхождения на нашу планету с метеоритами и космической пылью. Это предположение опирается на данные о высокой устойчивости некоторых микроорганизмов и их спор к радиации, вакууму и другим воздействиям. Однако до сих пор нет достоверных фактов, подтверждающих внеземное происхождение микроорганизмов, найденных на метеоритах.

Исследования в космосе позволяют считать, что вероятность обнаружить жизнь в пределах Солнечной системы ничтожна, - однако они не дают никаких сведений о возможности жизни вне этой системы. При изучении материалов метеоритов и комет в них были обнаружены многие «предшественники живого» - такие вещества, как цианогены, синильная кислота и органические соединения, которые, возможно, сыграли роль семян, падающих на Землю. Появился ряд сообщений о нахождении в метеоритах объектов, напоминающих примитивные формы жизни, однако доводы в пользу их биологической природы пока не кажутся ученым убедительными.

Глава Департамента утверждает, что жизнь пришла на Землю из космоса, и собирается в скором времени их обнародовать».

Доклад 5. ГИПОТЕЗА БИОХИМИЧЕСКОЙ ЭВОЛЮЦИИ

ВОЗНИКНОВЕНИЕ И ЭВОЛЮЦИЯ ЗЕМНОЙ АТМОСФЕРЫ

«Вначале мир был ничто:

Не было ни небес, ни земли, ни космоса.

(Египетский текст)

По мнению многих биологов, в далеком прошлом состояние нашей планеты было мало похоже на нынешнее: по всей вероятности, температура ее поверхности была очень высокой (от 4000 до 8000 градусов), и по мере того, как Земля остывала, углерод и более тугоплавкие металлы конденсировались и образовывали земную кору; поверхность планеты была, вероятно, голой и неровной, так как на ней в результате вулканической деятельности происходило образование складок и разрывов.

Ученые полагают, что атмосфера в те времена была совершенно не такая, как теперь. Легкие газы –водород, гелий, азот, кислород и аргон – уходили из атмосферы, так как гравитационное поле нашей планеты еще не могло их удержать. Однако простые соединения, такие как вода, аммиак, двуокись углерода и метан, должны были удерживаться. До тех пор пока температура Земли не упала до 100 градусов, вся вода, вероятно, находилась в парообразном состоянии. Атмосфера была, по-видимому, «восстановительной», о чем свидетельствует наличие в самых древних горных породах Земли металлов в восстановленной форме, таких как двухвалентное железо.

Более молодые горные породы содержат металлы в окисленной форме, например, трехвалентное железо. Отсутствие в атмосфере кислорода было, вероятно, необходимым условием для возникновения жизни; лабораторные опыты показывают, что, как это ни пародоксально, органические вещества легче создаются в восстановительной среде, чем в атмосфере, богатой кислородом.

Курская Магнитная Аномалия (КМА)-крупнейший железорудный бассейн (1-е место, седи всех бассейнов мира по запасам железных руд). Богатые руды содержат от 48-69% железа. Самое крупное месторождение в области Михайловское (1950г.)-58% железа содержит руда. И возраст более 1 млрд. лет. За миллиардную историю природа сформировала такую удивительную нерукотворную красоту. (Приложение 2)

Атмосферы самых больших планет Солнечной системы, Юпитера и Сатурна, состоят главным образом из газообразного водорода, воды и аммиака. Первичная земная атмосфера могла иметь такой же состав.

В 1923 году А.И.Опарин высказал мнение, что атмосфера первичной Земли была не такой, как сейчас, а состояла из аммиака, метана, углекислого газа и паров воды. Из них под действием электрических разрядов могли возникнуть простейшие органические соединения, необходимые для возникновения жизни. В океанах постепенно накопилось органическое вещество и образовался «первичный бульон», в котором и могла возникнуть жизнь.

Подобную сходную мысль высказывал еще Чарлз Дарвин в 1871 году.

«Часто говорят, что все необходимые для создания живого организма условия, которые когда-то могли существовать, имеются и в настоящее время. Но если (ох, какое это большое «если») представить себе, что в каком-то небольшом теплом пруду, содержащем всевозможные аммонийные и фосфорные соли, при наличии света, тепла и электричества и т.п. образовался бы химическим путем белок, готовый претерпеть еще более сложные превращения, то в наши дни такой материал непрерывно пожирался бы или поглощался, чего не могло случиться до того, как появились живые существа» (Дарвин).

ХИМИЧЕСКАЯ ЭВОЛЮЦИЯ.

«Протобионт» - термин, принятый для обозначения промежуточного звена в процессе возникновения жизни между химическими соединениями и живыми организмами.

В 1924 году Александр Опарин с сотрудниками предложил в качестве модели протоклеток коацерватные капли. Коацерватные капли способны обмениваться с окружающей средой веществами и избирательно накапливать различные соединения.

Предполагается, что коацерватами происходило поглощение ионов металлов и образование ферментов. На границе между коацерватами и внешней среды выстраивались молекулы липидов, углеводов, белков, что привело к появлению клеточной мембраны. Включение нуклеиновых кислот привело к самовоспроизведению. Постепенно мог возникнуть примитивный самовоспроизводящийся гетеротрофный организм, питающийся органическими веществами «первичного бульона».

Предсказание академика Опарина оправдалось. В 1955 году американский исследователь С.Миллер, пропуская электрические разряды над водой через смесь газов: аммиака, метана, водорода и паров воды получил простейшие жирные кислоты, мочевину, уксусную и муравьиную кислоты и несколько аминокислот – аланин, глицин и другие.

Экспериментальное доказательство возможности образования аминокислот из неорганических соединений – чрезвычайно важное указание на то, что первым шагом на пути возникновения жизни на Земле был абиогенный синтез органических веществ (небиологический).

Большое количество данных говорит о том, что средой возникновения жизни могли быть прибрежные районы морей и океанов. Именно здесь создавались благоприятные условия для образования сложных органических соединений. В концентрированных растворах органических веществ возникли коацерватные капли, которые способны адсорбировать различные вещества. Они способны « питаться, выводить ненужные вещества, делиться». Но коацерваты – это еще не живые существа, это только капли живой материи, им еще предстояло пройти сложный путь эволюции.

ВОЗНИКНОВЕНИЕ МЕТАБОЛИЗМА

Совокупность всех химических реакций в живой клетке объединяют понятием «метаболизм»; сюда входит дыхание, высвобождающее энергию из питательных веществ; использование энергии для движения, для синтеза полимеров и для накопления веществ, поступающих в клетку из среды; превращение одних веществ в другие.

Изучение коацерватов позволяет предположить, как могли возникнуть сложные пути метаболизма. Для того, чтобы коацерваты превратились в живые организмы, потребовались многие миллионы лет химической эволюции, на протяжении которой шел отбор химических комбинаций, способных дольше всего просуществовать, не разрушаясь.

Биологам уже давно известно, что энергию для химических реакций в живых клетках поставляет АТФ. Вначале было высказано предположение, что первые организмы получали энергию, поглощая АТФ из «первичного бульона».

Первые организмы были гетеротрофами, получающими энергию путем бескислородного расщепления органических соединений. Появление организмов, способных к фотосинтезу, привело к выделению в атмосферу и воду кислорода. В его присутствии стало возможным кислородное расщепление органических веществ.

«Химия – хорошо, а природа лучше.

(Эфраим Рэкер. Биоэнергетические механизмы)

Хотя образовавшиеся путем самосборки коацерваты и имеют кое-что общее с нынешними клетками, их все же нельзя назвать «живыми», поскольку они не имеют генетической информации, которая позволяла бы им точно воспроизводить самих себя.

Фильм -2 «Появление жизни на Земле»

ДАЛЬНЕЙШЕЕ РАЗВИТИЕ ЖИЗНИ

С появлением надежного механизма воспроизведения генетической информации процесс возникновения жизни завершился. Эра химической эволюции закончилась, наступила эра естественного отбора. Теперь уже недостаточно было просто выжить; отбор среди клеток велся на способность получать энергию более эффективным путем и обращать ее на создание потомства.

В течение долгого времени все организмы были гетеротрофами, так как пищей им служили либо органические молекулы из «первичного бульона», либо их собственные менее удачные собратья.

Следующим важным событием в эволюции жизни было развитие автотрофности, то есть способности организмов синтезировать питательные вещества из неорганических соединений. После появления автотрофности живой мир перестал зависеть от органических веществ; теперь Земля могла прокормить во много раз больше живых существ.

Самые обычные автотрофы наших дней – это зеленые растения. Есть бактерии, живущие за счет хемосинтеза, то есть добывающие энергию за счет окисления различных неорганических соединений.

Большая часть кислорода в нашей атмосфере представляет собой продукт фотосинтеза– возникновение дыхания.

Подобно всем прочим метаболическим процессам, дыхание, конечно, эволюционировало постепенно. Эту эволюцию можно проследить, изучая метаболизм современных бактерий.

В настоящее время анаэробные организмы обитают лишь там, где недостаточно кислорода для поддержания аэробной жизни.

Послушайте ребята,

История проста

Была Земля когда-то

Безвидна и пуста. (Приложение 3 Песня)

Исследовательский проект «Как появилась жизнь на Земле?» (Приложение 4)

Лабораторная работа «Анализ и оценка различных гипотез происхождения жизни» (Приложение 5).

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

До 19 века люди верили в «самопроизвольное зарождение», то есть верили, что живые организмы постоянно сами собой возникают из неживых веществ, если только условия этому благоприятствуют. Реди и Пастер своими работами доказали, что в наше время такое самозарождение невозможно. Однако сейчас большинство ученых считает, что первая жизнь на Земле зародилась именно таким путем, более того что возникновение жизни из неживой материи было неизбежным.

Условия, при которых возникла жизнь, резко отличались, однако от тех, которые существуют на земле теперь. В атмосфере первобытной Земли не было кислорода. Это отсутствие кислорода должно было способствовать образованию и стабилизации органических веществ, которые постепенно объединились в полимеры и создали коацерваты. Медленно, на протяжении бесконечно долгого времени, некоторые из этих коацерватов эволюционировали и в конце концов приобрели способность осуществлять те координированные последовательности химических реакций, без которых невозможны жизненные функции, то есть метаболизм, передача информации и точное воспроизведение.

На ранних этапах возникновения жизни имели место такие важные события, как развитие автотрофности, главной формой которого является фотосинтез с выделением кислорода, и появление дыхания. Организмы изменили окружающую среду: лишённые жизни воды и мертвые скалы сменились морями, в которых кишела жизнь, и зелеными ландшафтами; в атмосфере, совсем не содержащей кислорода, теперь появился кислород и его содержание превысило 20%. Каждое такое изменение внешних условий, вызванное организмами, влияло на давление отбора, которое вынуждало организмы приспосабливаться к новой среде, а тем самым ее еще больше изменять. Таким образом, в ходе эволюции жизни на Земле среда формировала организмы, а организмы формировали среду.

Вывод: Многие из теорий, которые прозвучали сегодня используют почти одни и те же данные, но делают упор на разные аспекты. Научные теории могут быть сверхфантастическими, с одной стороны, сверхскептическими с другой. Теологические соображения тоже могут найти себе место в этих рамках в зависимости от религиозных взглядов их авторов.

Закрепление пройденного материала – составление в тетради таблицы «Этапы возникновения жизни на Земле» (домашнее задание – закончить составление таблицы)

ИСПОЛЬЗОВАННАЯ ЛИТЕРАТУРА

Аристотель. О возникновении животных. Перевод с греческ. В Карпова. Изд-во АнСССР, 1940

Библия в иллюстрациях с библейскими текстами по синодальному переводу. Изд-во «Свет на Востоке», 1991

ГринН., Стаут У., Тейлор Д. Биология. Изд-во «Мир», М., 1990

Дарвин Ч. Сочинения. Изд-во АНСССР, 1951

КемпП., Армс К. Введение в биологию. Изд-во «Мир», М., 1988

Кребс Г., Корнберг Г. Превращение энергии в живых системах. М., ИЛ, 1959

Опарин А.И. Возникновение жизни на Земле. Изд-во АНСССР, М., 1957

Опарин А.И. Жизнь, ее природа, происхождение и развитие. Изд-во «Наука», М., 1968

Опарин А.И. Материя – жизнь – интеллект. Изд-во «Наука», М., 1977

Фолсом К. Происхождение жизни. Изд-во «Мир», М., 1982

Приложение 1

«Жизнь-это вечное познание. Бери свой посох и иди»

«Жизнь-питание, рост и одряхление» (Аристотель)

«Жизнь-стойкое единообразие процессов при различии внешних влияний» (Г. Тревиранус)

«Жизнь-совокупность функций, сопротивляющихся смерти» (М. Биша)

«Жизнь-химическая функция» (А. Лувуазье)

«Жизнь-сложный химический процесс» (И. П. Павлов)

«Жизнь-особая, очень сложная форма движения матери» (А. И. Опарин)

«Жизнь-способ существования белковых тел, основным атрибутом которого является обмен веществ» (Ф. Энгельс)

Приложение 2

Кальцит. Корка сферолитов. Михайловский р-к, КМА.

Марказит на кальците. Диаметр сферолитов 5-10 мм. Михайловский р-к, КМА. Находка конца 1960-х гг.

Пирит, кальцит. [Михайловский р-к], КМА, Россия. Более 15 см. Гемма.

Пирит. Псевдосталактиты в пустоте в гематит-лимонитовом агрегате. Михайловский р-к, КМА, Курская обл., Россия.

Пирит. Псевдосталактиты (на гётите). КМА, Курская обл. Фрагмент более 10х6 см..

Пирит. КМА, Курская обл. УДИВИТЕЛЬНОЕ В КАМНЕ XLI выставка (декабрь 2005 г., Москва).

Пирит, длина псевдосталактитов до 8 см. Михайловский р-к, КМА,

Курская обл., Россия.

Пирит (расщепленные блок-кристаллы) на сферолитах сидерита.

Михайловский р-к, КМА. 4 см.

Пирит, расщепляющийся кристалл.

Михайловский р-к, КМА.

Пирит, ширина 18 мм. Михайловский р-к КМА.

Сидерит, кальцит. Стойленское м-ние, КМА. близ г. Старый Оскол, Белгородская обл., Россия. 11х6 см.

Сидерит. КМА, Центр. Россия. 8 мм..

Сидерит. Сферокристаллы 3-4 мм. Михайловский р-к, КМА. Находка 1971 г.

1. Сидерит (конкреции). КМА, Россия. ~ 8 см.

2. Сидерит (конкреции). КМА, Россия. ~ 4 см.

Приложение 3

Песня.

Послушайте, ребята,
История проста:
Была земля когда-то
Безвидна и пуста.

Бог в первый день творенья
Сказал: "Да будет свет!"
И по Его веленью
Тьмы беспросветной нет.

Он твердию небесной
Все воды разделил.
И стало так чудесно:
Второй день наступил!

А в третий день явились
И суша, и моря,
И зеленью покрылась
Красавица Земля.

И творческою силой
Наш Милосердный Бог
Небесные светила
В четвертый день зажег.

И рыбы заблестели
Во глубине морской,
И птицы полетели
В день пятый над землей.

Чтоб веселее стало
С великой добротой
Зверей больших и малых
Бог создал в день шестой.

Исполненный желанья
Он создал наконец
любимое созданье -
Творения венец.

Бог создал человека.
И все, что сотворил,
Он до скончанья века
Ему лишь подарил.

В седьмой день отдыхал Он
От всех Своих трудов.
Все пели Богу славу.
Был чудный мир готов!

(прот. А.Трохин)

Приложение 4

Исследовательский проект

«Как появилась жизнь на Земле?»

Выполнила:

Суровцева Анна 10 «Б» класс

Руководитель:

Учитель биологии

Субботина О. В.

П. Кшенский -2014год.

Аннотация

Цель работы: предположить и описать условия возникновения первых живых организмов на Земле, одноклеточных и беспозвоночных бактерий и микробов.

Методы исследования: изучение литературы и сведений в интернете по теме, опыт и наблюдение, формирование предположения.

Основные результаты исследования: на основе изученной литературы и

материалов из интернета по теме, демонстрации опытов сделано

предположение, что жизнь на Земле могла возникнуть из первичного бульона, которым был в то время мировой океан. В связи с тем, что во время остывания Земля выбрасывала в атмосферу множество различных газов и веществ, затем эти вещества выливались с большими ливневыми дождями на поверхность Земли, образовывая моря и океаны с большим содержанием минералов, солей и других веществ, которые могли способствовать появлению живых организмов на планете.

Этот вопрос и будет освещен в моей работе.

Опытным путем я попробую доказать, что живые организмы появились в воде.

Содержание

Введение……………………………………………………………………...3

1. Некоторые понятия, которые помогут мне понять суть темы …….…...4

1.1. Основные гипотезы ученых о возникновении жизни на Земле…….. .5

1.2.Почему меня заинтересовал этот вопрос………………………………6

2.Как я изучала этот вопрос…………………………………………………7

3.Выводы……………………………………………………………………...8

Литература…………………………………………………………………….9

Введение

Меня заинтерисовал вопрос «Как появилась наша Земля?». Изучив и просмотрев материал по теме, мне попалась статья о возникновении жизни на Земле. И я решила более глубоко изучить и исследовать данный вопрос в своей работе. В работе мне очень помог материал по предметам «Природоведение, ботаника» в теме «Состав веществ», «Тела и вещества», «Строение простейших», «Гипотезы происхождения жизни на Земле».

Поэтому целью моей работы стало исследование возможных причин появления жизни на нашей Земле.

Для достижения этой цели были поставлены следующие задачи:

1.Ознакомиться с гипотезами ученых мира о происхождении жизни на Земле.

2.Разработать и провести эксперименты в домашних условиях.

3.Обобщить полученные данные и оформить материал в доступном виде.

Перед тем, как начать исследование, появилась версия, что жизнь на земле могла возникнуть естественным путем с присутствием внешних сил. По этому вопросу написано очень много научных трудов, гипотез, статей и книг. Очень много материала найдено в интернете и в энциклопедии «Почему и потому» М.: Росмен-Пресс,2005, в «Большой иллюстрированной энциклопедии», Ридерз Дайджест, 2009.

В ходе исследования были применены следующие методы: изучение литературы по теме и материала, помещенного в интернете, изготовление и демонстрация опытов, приготовленных в домашних условиях, фиксирование результатов путем выводов к работе.

Некоторые понятия, которые помогут мне понять суть темы.

Появление жизни на Земле до сих пор является загадкой для учёных. По самой распространённой гипотезе жизнь на Земле появилась примерно 3.8 миллиарда лет назад. Наиболее вероятной причиной появления жизни считается биохимическая эволюция. Однако учёные не исключают и гипотезы панспермии — внеземного происхождения жизни. Классический вопрос «Что появилось раньше: яйцо или курица?» демонстрирует нам всю сложность проблемы, с которой сталкиваются теории зарождения жизни на Земле.

Биомолекулы — основа для появления жизни
Что можно считать началом появления жизни? Большинство современных учёных полагают, что толчок возникновению жизни на Земле дала химическая эволюция, в ходе которой неорганические молекулы на Земле под воздействием воды и воздуха стали превращаться в органические. Поначалу это были органические спирты и кислоты, затем постепенно стали появляться так называемые «биомолекулы» (аминокислоты, жирные кислоты и полисахариды). И наконец непосредственным предвестником появления на Земле жизни стал белок, ставший «строительным материалом» для всех живых организмов.

Бактерии — первые живые организмы.
Самые древние живые организмы, о которых нам известно — цианобактерии. Это сине-зелёные водоросли, которые, как полагают учёные, первыми развили способность к фотосинтезу. Первые живые организмы на Земле были примитивными и жили в воде. Учёные считают наличие на Земле воды в жидком состоянии одним из важнейших условий для появления жизни.

Эволюция — путь развития жизни на Земле
С течением времени живые организмы становились всё сложнее, пытаясь приспособиться к земным условиям и выжить в конкурентной борьбе с сородичами. Так из бактерий и водорослей появились многоклеточные организмы, затем они потихоньку превратились в рыб и рептилий, вышли на сушу и в итоге образовали тот невероятно богатый животный мир, частью которого мы с вами являемся.

Коацерваты — вязкая, гелеобразная капля. Коацерваты способны поглощать из внешней среды различные органические вещества.

Пять гипотез ученых мира о возникновении жизни на Земле.

Божественное сотворение мира.

Жизнь возникла в результате какого-то сверхъестественного события в прошлом. Процесс сотворения мира мыслится как имевший место лишь единожды и недоступный для наблюдения.

Самопроизвольное зарождение жизни.

Гипотеза самопроизвольного зарождения жизни. Биологический этап. Происхождение жизни на Земле. «Большой взрыв». Земля и жизнь существовали всегда, вечно определённые вещества содержат «активное начало», которое при подходящих условиях может создать живой организм.

Живые организмы образовывались от живых организмов.

Земля никогда не возникала, а существовала вечно; она всегда способна поддерживать жизнь, которая, если и изменялась, то очень мало.

Космическое происхождение жизни.

Теории возникновения жизни на земле. А.Гангнус. Биохимическая эволюция. Теорию Большого взрыва предложили ученые Фридман и Леметр. Периодом Большого взрыва условно называют интервал времени от нуля до нескольких сот секунд. Видимо такие комплексы были прообразом будущих клеток. Молекулы органических веществ объединялись друг с другом, образуя цепочки нуклеиновых кислот. Теория большого взрыва. Пространство быстро расширилось, t разлетающихся частиц, обладающих высокой энергией начала снижаться.

Жизнь на Землю была занесена из космоса с метеоритами.

Ученые предполагают, что жизнь на Землю занесена извне с метеоритами, кометами или даже НЛО.

Гипотеза Опарина.

Сущность: возможно спонтанное зарождение живого из неживого. Данные объединения обеспечивали большую устойчивость. Сущность: жизнь возникла в результате сверхъестественного события в прошлом. Теория биохимической эволюции (теория А.И.Опарина 1923 г. ). Воздух в колбу проходил свободно, а микробы оседали в горлышке и в бульон не попадали.

Почему меня заинтересовал этот вопрос

Мы живём в современном мире, в котором существуют миллионы видов растений, животных, насекомых. У меня возник вопрос: « С чего всё началось, откуда появилась жизнь на Земле?» Сначала я спросила родителей, но они смогли ответить на мой вопрос. Затем я подошла к учителю, и она мне посоветовала изучить этот вопрос, порекомендовав литературу и возможности интернета. Вот что мне удалось выяснить.

Итак, первый шаг на пути к возникновению жизни заключается в образовании органических веществ из неорганических. Он связан с наличием химического «сырья», синтез которого может произойти при определенном излучении, давлении, температуре, влажности. Возникновению простейших живых организмов предшествовала длительная химическая эволюция. Из сравнительно небольшого числа соединений (в результате естественного отбора) возникли вещества со свойствами, пригодными для жизни. Соединения, возникшие на основе углерода, образовали «первичный бульон» гидросферы. По мнению ученых, содержащие азот и углерод вещества возникли в расплавленных глубинах Земли и выносились на поверхность при вулканической деятельности. Второй шаг в возникновении соединений связан с возникновением в первичном океане Земли упорядоченных сложных веществ – биополимеров: нуклеиновых кислот, белков. Как осуществлялось формирование биополимеров?

Если предположить, что в этот период все органические соединения находились в первичном океане Земли, то более сложные органические соединения могли образоваться на поверхности океана в виде тонкой пленки и на прогреваемом солнцем мелководье. Бескислородная среда облегчала синтез полимеров из неорганических соединений. Кислород как сильнейший окислитель разрушал бы возникающие молекулы. Сравнительно несложные органические соединения начали объединяться в крупные биологические молекулы. Образовались ферменты – белковые вещества, которые способствуют возникновению или распаду молекул. В результате активности ферментов возникли важнейшие «первоэлементы жизни» — нуклеиновые кислоты. Мономеры в нуклеиновых клетках расположены таким образом, что несут определенную информацию, код, заключающийся в том, что каждой аминокислоте, входящей в белок, соответствует определенный набор из трех нуклеотидов. На основе нуклеиновых кислот уже могут строиться белки и происходить обмен с внешней средой веществом и энергией.

Как я изучала этот вопрос

Прочитав об опытах Опарина в домашних условиях, я решила провести эти опыты у себя дома. Для этого я взяла дождевую воду и наполнила ею два сосуда. Один сосуд был прозрачный и открыт для доступа света, тепла и воздуха, а второй непрозрачный и закрыт плотно крышкой и залеплен пластилином.

Первый сосуд поместили на подоконнике, а второй поставили в прохладное темное место.

Через 6 месяцев меня поразил результат! В первом сосуде зародились живые организмы!

В классе под микроскопом мы посмотрели капли из разных сосудов. Вот как выглядит капля из первого сосуда. Для того чтобы увидеть в капле живые организмы, я закрасила ее марганцем. К сожалению, мы не можем в домашних условиях воссоздать климат древней Земли. И, естественно, всю эволюцию жизни. Но, данный опыт Опарина дает нам понять, что, возможно, жизнь зародилась в воде (первичном бульоне) древнего мирового океана нашей Земли.

Выводы.

Полагают, что первоначально в земной атмосфере и Мировом океане не было свободного кислорода, и в этих условиях жили и развивались лишь анаэробные микроорганизмы. Особым шагом в эволюции живого было возникновение фотосинтезирующих бактерий, которые, используя энергию света, превращали углекислый газ в углеводные соединения, служащие пищей для других микроорганизмов. Если первые фотосинтетики выделяли метан или сероводород, то появившиеся однажды мутанты начали вырабатывать в процессе фотосинтеза кислород. По мере накопления кислорода в атмосфере и водах анаэробные бактерии, для которых он губителен, заняли бескислородные ниши.

Если предположить, что в этот период все органические соединения находились в первичном океане Земли, то более сложные органические соединения могли образоваться на поверхности океана в виде тонкой пленки и на прогреваемом солнцем мелководье. Бескислородная среда облегчала синтез полимеров из неорганических соединений. Кислород как сильнейший окислитель разрушал бы возникающие молекулы. Сравнительно несложные органические соединения начали объединяться в крупные биологические молекулы. Образовались ферменты – белковые вещества-катализаторы, которые способствуют возникновению или распаду молекул. В результате активности ферментов возникли важнейшие «первоэлементы жизни» — нуклеиновые кислоты, сложные полимерные вещества (состоящие из мономеров). Мономеры в нуклеиновых клетках расположены таким образом, что несут определенную информацию, код, заключающийся в том, что каждой аминокислоте, входящей в белок, соответствует определенный набор из трех нуклеотидов, так называемый триплет нуклеиновой кислоты. На основе нуклеиновых кислот уже могут строиться белки и происходить обмен с внешней средой веществом и энергией. Симбиоз нуклеиновых кислот образовал «молекулярно-генетические системы управления» .

Возникновение жизни на Земле носит закономерный характер. Ее появление связано с длительным процессом химической эволюции происходившей на нашей планете.

Литература

• http://ru.wikipedia.org

• http://images.yandex.ru

• http://www.darwin.museum.ru/dino/be_dino/vozn.htm

• http://perunica.md8.ru/raznoe/336-otkuda-poyavilsya-na-zemle-chelovek.html

• «Почему и потому» Энциклопедия для детей. М.: Росмен-Пресс,2005.

• Большая иллюстрированная энциклопедия. Изд.:Ридерз Дайджест, 2009.

Приложение 5

Лабораторная работа.

«Анализ и оценка различных гипотез происхождения жизни»

Цель исследования: Охарактеризовать мифологические представления древних учёных, первые научные попытки объяснения сущности и процесса возникновения жизни, охарактеризовать экспериментальные доказательства гипотез: опыты Ф. Реди, эксперименты Л. Пастера, теории вечности жизни, материалистические представления о возникновения жизни на Земле. Ознакомиться с утверждениями сторонников панспермии, гипотезой о вечности жизни во Вселенной. Объяснить, почему данные теории не нашли признания у многих учёных.

Являются ли представленные гипотезы доказательными? Допускают ли они эволюционное развитие природы? Можно ли считать данные гипотезы научными? Укажите значком (+) или (-).

	Гипотезы происхождения жизни	Доказательность гипотезы	Эволюционное развитие	Научность гипотезы
1	Креационизм
2	Теория самозарождения жизни
3	Теория панспермии
4	Теория стационарного состояния
5	Теория биохимической эволюции

На основании произведенного анализа сделайте вывод о том, какая из гипотез происхождения жизни на Земле является более вероятной.

50