Происхождение жизни на земле реферат

Обновлено: 02.07.2024

В течение последних десятилетий многие ученые интенсивно исследовали возможность самопроизвольного возникновения жизни.

При изучении вопросов происхождения жизни необходимо попытаться прочесть и воссоздать прошлое, в частности, для того чтобы найти химические и морфологические свидетельства, предшествовавших образований и определить возраст горных пород. Основу теории возникновения жизни составляют химические и биологические данные!

Вложение	Размер
Ранние представления о происхождении жизни.	32.89 КБ

Предварительный просмотр:

Реферат по биологи

Учитель биологи Латушко Е.В.

Теории представление о возникновении жизни.

Теория к реациони зма

Теория стационарного состояния

а) молекулы первожизни.

б) эволюция в пробирке.

Жизнь – одно из сложнейший явлений природы. Со времён глубокой древности она казалась людям таинственной и непознаваемой. Приверженцы религиозных идеалистический взглядов считали жизнь духовным, нематериальным началом, возникшим в результате божественного творения.

Вопрос возникновения и развития жизни на нашей планете ― одна из наиболее сложных и в то же время интересных в современном естествознании. С древнейших времён он занимал человечество и был предметом споров не одного поколения учёных. Не только биологи, но и химики, физики, геологи, философы до сего дня 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. Учёные могут лишь моделировать те

условия и процессы, которые, по их мнению, могли в конечном счёте привести к

появлению жизни на нашей планете. Однако недостаточность наших знаний

приводит к тому, что мнения учёных по отдельным вопросам не только не

совпадают, но и бывают противоположными.

Различные представления о возникновении жизни можно объединить в пять гипотез:

креационизм ― Божественное сотворение живого;

самопроизвольное зарождение ― живые организмы возникают самопроизвольно из неживого вещества;

гипотеза стационарного состояния ― жизнь существовала всегда;

гипотеза панспермии ― жизнь занесена на нашу планету извне;

гипотеза биохимической эволюции ― жизнь возникла в результате процессов, подчиняющихся химическим и физическим законам.

Проблема возникновения жизни на Земле издавна не даёт покоя многим учёным. С тех пор, как человек начал задаваться вопросом, откуда произошло всё живое прошло много лет, и за всё это время рассматривалось множество гипотез и предположений о зарождении жизни. Эта проблема актуальна и сегодня. Для того, чтобы попробовать решить этот вопрос нужно исследовать каждую теорию в отдельности и проанализировать полученную информацию.

Креационистское представление о возникновении жизни.

В Священной Книге Библии описано сотворение мира по Слову Бога:

«В начале сотворил Бог небо и землю.

Земля же была безвидна и пуста, и тьма над бездною; и Дух Божий носился над водою.

И сказал Бог: да будет свет. И стал свет.

И увидел Бог свет, что он хорош; и отделил Бог свет от тьмы.

И назвал Бог свет днём, а тьму ночью. И был вечер, и было утро: день один.

И сказал Бог: да будет твердь посреди воды, и да отделяет она воду от воды.

И создал Бог твердь; и отделил воду, которая под твердью, от воды, которая над твердью. И стало так.

И назвал Бог твердь небом. И был вечер, и было утро: день второй.

И сказал Бог: да соберётся вода, которая под небом, в одно место, да явится суша. И стало так.

И назвал Бог сушу землёю, а собрание вод назвал морями. И увидел Бог, что это хорошо.

И сказал Бог: да произрастит земля, зелень, траву, сеющую семя по роду своему плод, древо плодовитое, приносящее по роду своему плод, в котором семя его по роду его. И увидел Бог, что это хорошо.

И был вечер, и было утро: день третий.

И сказал Бог: да будут светила на тверди небесной 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 звёзды;

И поставил их Бог на тверди небесной, чтобы светить на землю.

И управлять днём и ночью, и отделять свет от тьмы. И увидел Бог, что это хорошо.

И был вечер, и было утро: день четвёртый.

И сказал Бог: да произведёт вода пресмыкающихся, душу живую; и птицы да полетят над землею, по тверди небесной.

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.

И сказал Бог: да произведёт земля душу живую по роду её, скотов, и гадов, и зверей земных по роду их. И стало так.

Вся земля, сотворённая Словом всемогущего Создателя, озарённая сиянием ласкового солнца, дышало покоем и дивной красотой. Но это не было ещё концом творения. Бог решил создать людей, чтобы они жили в этом прекрасном мире и имели общение со своим Творцом.

Само творение, поскольку оно в настоящий момент не происходит, заявляют креационисты, может стать объектом научных наблюдений.

У самых истоков культуры древней Греции на смену мистическим истолкованием природы приходят начало научных исследовании. В тот период появилась и стала развиваться доктрина абиогенеза, или спонтанного самозарождения. В соответствии с этой доктриной признавалось, что живые организмы образуются самопроизвольно из неживого материала.

Эмпедокл (490–430 гг. до н.э.) полагал, что первые живые существа возникли из четырёх элементов мировой материи (огонь, воздух, вода и земля) и что для природы характерно закономерное развитие, выживание тех организмов, которые наиболее гармонично (целесообразно) устроены.

Эти взгляды были очень важны для дальнейшего распространения мысли о естественном происхождении живых существ.

Демокрит (460–370 гг. до н.э.) считал, что мир состоит из множества мельчайших частиц, которые находятся в движении, и что жизнь является не результатом творения, а следствием действия механических сил самой природы. По Демокриту, самовыражение живых существ происходит из ила и воды, когда мельчайшие частицы влажной земли встречаются и соединяются с атомами огня. Самозарождение представлялось случайным процессом.

Платон (427–347 гг. до н.э.) предполагал, что черви, клещи и другие организмы возникают из росы, ила, навоза, волос, пота, мяса, моллюска ― из влажной земли, а рыбы ― из морской тины и так далее. Он утверждал, что живые существа образуются в результате соединения пассивной материи с активным началом (формой), представляющим собой душу, которая затем движет организмом.

Воззрения Аристотеля оказали влияния на века, так как последующие греческие и римские философские школы полностью разделяли идею самопроизвольного зарождения, которая всё больше и больше наполнялась мистическим содержанием. Описания различных случаев самозарождения даны Цицероном, Вергилием, Овидием, позднее Сенекой, Плинием, Плутархом и Апулеем. Идея изменяемости органического мира прослеживается во взглядах древних философов Индии, Китая, Месопотамии, Египта.

В течение средних веков (V-XV вв.) вера в самопроизвольное самозарождение господствовало среди учёных того времени, ибо философская мысль тогда могла существовать лишь в качестве богословской мысли. По этому сочинения средневековых учёных содержат многочисленные описания самозарождения таких животных, как насекомые, черви и рыбы. Более того, считали даже, что львы возникли из камней пустыни.

У.Гарвей допускал, что черви, насекомые и другие животные могли зарождаться в результате гниения, но при действии особых сил.

Ф.Бэкон (1561-1626) считал, что мухи, муравьи и лягушки могут самопроизвольно возникать при гниении, однако к вопросу подходил материалистически, ибо отрицал существование непреодолимой грани межу неорганическим и органическим.

В 1665 году Ф.Реди (1626-1697) представил научные доводы против взглядов Аристотеля и доктрины абиогенеза. Проделав ряд экспериментов с мясом и мухами, Ф.Реди пришёл к заключению, что личинки, которые обнаруживаются в гниющем мясе, являются личинками насекомых и что такие личинки никогда не возникнут, если мясо поместить в закрытый сосуд, недоступный для насекомых для насекомых, то есть для откладывания ими яиц. Этими экспериментами Ф.Реди опроверг доктрину самозарождения высших организмов из неживого материала. Однако в материалах и рассуждениях Ф.Реди не исключалась мысль о спонтанном самозарождении микроорганизмов. Следовательно, сама идея самозарождения ещё продолжала существовать.

Существуют многочисленные вариации того, как именно жизнь попала на Землю, и самая известная из них ― теория панспермии.

В начале XX века шведский учёный С.Аррениус (1859-1927) сформулировал эту гипотезу.

Согласно ей жизнь широко распространена в межзвёздном пространстве, но поскольку там нет условии для развития, живая материя превращается в спермии, или споры, и таким образом перемещается по космосу. Миллиарды лет назад кометы занесли спермий на Землю, где сложилась благоприятная для их раскрытия среда. Спермии ― это мелкие зародыши, способные выдержать большие перепады температур, космическое излучение и другие губительные для живого фактора внешней среды. Как предположил английский астроном Ф.Хойл, на роль спермий подходят межзвёздные пылевые частицы, среди которых могут быть бактерии в графитовой оболочке.

На сегодняшний день спермии в космосе не обнаружены.

Традиционно происхождение жизни рассматривают в виде процесса образования живых форм (необиогенез) из неорганических веществ, то есть в виде химической эволюции. В наше время абиогенезу противопоставлена концепция постепенного возникновения и развития живой материи в течение длительного времени. Эта концепция получила название археобиоза, или археогенеза.

На первой стадии имело место абиогенное образование из неорганических веществ карбидов (соединений углерода с металлами) и графита. Из карбидов и графита затем синтезировались и простейшие углеводороды (4-4,5 млрд. лет тому назад).

Близкие взгляды развивал Н.Г.Холодный (1882-1953). По его мнению, вначале образовались карбиды. При взаимодействии их с водяными парами синтезировались углеводороды, а за тем из последних в результате окисления ― органические кислоты, спирты и так далее. Однако жизнь, как предполагал Н.Г.Холодный, возникла не в мировом океане, а в мелководьях после появления суши, что способствовало концентрации органических веществ и формированию коацерватов. Превращение пробиотических структур (пробионтов) в примитивные организмы произошло в связи с окончательным высыханием суши.

Эволюция в пробирке .

Большинство учёных сходятся во мнении, что около 4 миллиардов лет назад атмосфера Земли представляла собой в основном смесь паров воды, метана, углекислого газа, водорода и аммиака. Из-за отсутствия кислорода ультрафиолетовое излучение Солнца было тогда гораздо интенсивнее современного, так как на его пути не было защитного озонового слоя. Как предположили учёные, перечисленных химических компонентов могло быть вполне достаточно, чтобы под воздействием солнечного ультрафиолетового излучения или электрических разрядов проходили химические реакции.

Последователи теории РНК-мира пытаются усовершенствовать реакции и подобрать условия, позволяющие преодолеть указанные недостатки. Например, удалось добиться, чтобы именно рибоза являлась преобладающим сахаром в продуктах одной из таких модифицированных реакций.

Но допустим, что каким-то образом благодаря особым условиям, существовавшим на первобытной Земле, эти препятствия могли быть преодолены и в распоряжении Природы имелся достаточный запас нуклеотидов. Могли ли они спонтанно объединяться в хотя бы небольшие, короткие отрезки нуклеиновых кислот? Эксперименты свидетельствуют, что в водной фазе такое событие чрезвычайно маловероятно. И даже если это происходит, большинство таких цепочек неверно строит свой сахарофосфатный остов.

Как показали результаты исследований, в таких условиях короткие цепочки могли объединяться в более длинные, состоящие из 20-30 звеньев, а это уже давало основание для опять-таки случайного, некаталитического образования первых рибозимов. Какими же свойствами должен был обладать первый появившийся РНК-фермент? Как раз на этом этапе учёных подстерегало ещё одно труднопреодолимое препятствие.

Итак, вопрос о возникновении жизни на Земле сводится к выявлению того, как возникла столь универсальная система биохимических превращений, в каких условиях было возможно появление живого вещества и осуществление начальных этапов её развития.

Теория креационизма ― это гипотеза основанная на вере людей в Бога. В эту теорию возникновения жизни верят и поддерживают до сих пор. В наше время происходит возрождение христианской веры : возведение новых церквей и храмов

Теорию самозарождения смогли опровергнуть, представив неопровержимые доказательства, проделав множество опытов, поэтому сей час в теорию о том, что живые организмы образуются из неживых материй, например, из гнилого мяса, грязи и другой материи никто не верит.

Гипотеза панспермии не предлагает никакого объяснения первичного возникновения жизни, она лишь пытается объяснить появление жизни на Земле. Она не отвечает на вопрос, как возникла жизнь, а переносит эту проблему в какое-то другое место Вселенной. В наше время идёт изучение космоса, метеоритов, планет Солнечной системы, удалось узнать много новой информации и сделать открытия. Эта теория становится всё боле и более популярной.

Химическая теория возникновения жизни описывает процесс создания клетки в условиях молодой Земли. Однако создание РНК, ДНК или белка, из которых в последствии должна была быть образована клетка, мало вероятна.

* Данная работа не является научным трудом, не является выпускной квалификационной работой и представляет собой результат обработки, структурирования и форматирования собранной информации, предназначенной для использования в качестве источника материала при самостоятельной подготовки учебных работ.

Содержание.

Глава 1. Что такое жизнь? Отличие живого от неживого.

Глава 2. Концепции происхождения жизни.

Глава 3. Как появилась жизнь на Земле.

Введение

Сейчас считается общепризнанным, что возникновение жизни на Земле представляло собой закономерный процесс, вполне поддающийся научному исследованию. В основе этого процесса лежала эволюция соединений углерода которая происходила во Вселенной задолго до возникновения нашей Солнечной системы и лишь продолжалась во время образования планеты Земля – при формировании ее коры, гидросферы и атмосферы.

С момента возникновения жизни природа находится в непрерывном развитии. Процесс эволюции длится уже сотни миллионов лет, и его результатом является то разнообразие форм живого, которое во многом до конца еще не описано и не классифицировано.

Вопрос о происхождении жизни труден в исследовании, потому, что, когда наука подходит к проблемам развития как создания качественно нового, она оказывается у предела своих возможностей как отрасли культуры, основанной на доказательстве и экспериментальной проверке утверждений.

Ученые сегодня не в состоянии воспроизвести процесс возникновения жизни с такой же точностью, как это было несколько миллиардов лет назад. Даже наиболее тщательно поставленный опыт будет лишь модельным экспериментом, лишенным ряда факторов, сопровождавших появление живого на Земле. Трудность - в невозможности проведения прямого эксперимента по возникновению жизни (уникальность этого процесса препятствует использование основного научного метода).

Вопрос происхождении жизни интересен не только сам по себе, но и тесной связью с проблемой отличия живого от неживого, а также связью с проблемой эволюции жизни.

Глава 1. Что такое жизнь? Отличие живого от неживого.

Для понимания закономерностей эволюции органического мира на Земле необходимо иметь общие представления об эволюции и основных свойствах живого. Для этого необходимо охарактеризовать живые существа с точки зрения их некоторых особенностей и выделить основные уровни организации жизни.

Когда-то считалось, что живое можно отличить от неживого по таким свойствам, как обмен веществ, подвижность, раздражимость, рост, размножение, приспособляемость. Но анализ показал, что порознь все эти свойства встречаются и среди неживой природы, и поэтому не могут рассматриваться как специфические свойства живого. В одной из последних и наиболее удачных попыток живое характеризуется следующими особенностями, сформулированными Б. М. Медниковым в виде аксиом теоретической биологии:

Все живые организмы оказываются единством фенотипа и программы для его построения (генотипа), передающейся по наследству из поколения в поколение (аксиома А. Вейсмана).

Генетическая программа образуется матричным путем. В качестве матрицы, на которой строится ген будущего поколения, используется ген предшествующего поколения (аксиома Н. К. Кольцова).

В процессе передачи из поколения в поколение генетические программы в результате различных причин изменяются случайно и не направленно, и лишь случайно такие изменения могут оказаться удачными в данной среде (1-ая аксиома Ч. Дарвина) .

Случайные изменения генетических программ при становлении фенотипа многократно усиливаются (аксиома Н. В. Тимофеева-Ресовского).

Многократно усиленные изменения генетических программ подвергаются отбору условиями внешней среды (2-ая аксиома Ч. Дарвина).

Целостность биологических систем качественно отличается от целостности неживого, и прежде всего тем, что целостность живого поддерживается в процессе развития. Живые системы – открытые системы, они постоянно обмениваются веществами и энергией со средой. Для них характерна отрицательная энтропия (увеличение упорядоченности), увеличивающаяся, видимо, в процессе органической эволюции. Вероятно, что в живом проявляется способность к самоорганизации материи.

«Среди живых систем нет двух одинаковых особей, популяция и видов. Эта уникальность проявления дискретности и целостности живого основана на замечательном явлении ковариантной редупликации.

Итак, что такое живое и чем оно отличается от неживого. Наиболее точное определение жизни дал около 100 лет назад Ф. Энгельс: "Жизнь есть способ существования белковых тел, и этот способ существования состоит по своему существу в постоянном самообновлении химических составных частей этих тел". Наиболее точное определение жизни дал около 100 лет назад Ф. Энгельс: "Жизнь есть способ существования белковых тел, и этот способ существования состоит по своему существу в постоянном самообновлении химических составных частей этих тел". Термин "белок" тогда ещё не был определён вполне точно и его относили обычно к протоплазме в целом. Сознавая неполноту своего определения, Энгельс писал: "Наша дефиниция жизни, разумеется, весьма недостаточна, поскольку она далека от того, чтобы охватить все явления жизни, а, напротив, ограничивается самыми общими и самыми простыми среди них. Чтобы получить действительно исчерпывающее представление о жизни, нам пришлось бы проследить все формы её проявления, от самой низшей до наивысшей".

Кроме того, есть несколько фундаментальных отличий живого от неживого в вещественном, структурном и функциональном планах. В вещественном плане в состав живого обязательно входят высокоупорядоченные макромолекулярные органические соединения, называемые биополимерами, - белки и нуклеиновые кислоты (ДНК и РНК). В структурном плане живое отличается от неживого клеточным строением. В функциональном плане для живых тел характерно воспроизводство самих себя. Устойчивость и воспроизведение есть и в неживых системах. Но в живых телах имеет место процесс самовоспроизведения. Не что-то воспроизводит их, а они сами. Это принципиально новый момент.

Жизнь возможна лишь при определённых физических и химических условиях (температура, присутствие воды, ряда солей и т. д.). Однако прекращение жизненных процессов, например при высушивании семян или глубоком замораживании мелких организмов, не ведёт к потере жизнеспособности. Если сохраняется неповрежденной структура, она при возвращении к нормальным условиям обеспечивает восстановление жизненных процессов.

Однако строго научное разграничение живого и неживого встречает определенные трудности. Так, например, вирусы вне клеток другого организма не обладают ни одним из атрибутов живого. У них есть наследственный аппарат, но отсутствуют основные необходимые для обмена веществ ферменты, и поэтому они могут расти и размножаться, лишь проникая в клетки организма-хозяина и используя его ферментные системы. В зависимости от того, какой признак мы считаем важным, мы относим вирусы к живым системам или нет.

Итак, суммируя все выше сказанное, дадим определение жизни:

Глава 2. Концепции происхождения жизни.

а) Идея самопроизвольного происхождения.

Вначале в науке вообще не существовало проблемы возникновения жизни, потому что учеными античного мира допускалась возможность постоянного зарождения живого из неживого. Великий Аристотель (4-ый в. до Р.Х.) не сомневался в самозарождении лягушек. Философ Плотин в 3-ем веке до новой эры утверждал, что живые существа самозарождаются в земле в процессе гниения. Эта идея самопроизвольного зарождения организмов, видимо, представлялась многим поколениям наших далеких предков очень убедительной, так как просуществовала, не меняясь, долгие века, вплоть до 17-го века .

В 17-ом веке опыты тосканского врача Франческо Реди показали, что без мух черви в гниющем мясе не обнаружатся, а если прокипятить органические растворы, то микроорганизмы в них вообще зарождаться не смогут. И только в 60-х гг. 19-го века французский ученый Луи Пастер в своих опытах продемонстрировал, что микроорганизмы появляются в органических растворах только потому, что туда раньше был занесен зародыш.

Таким образом, опыты Пастера имели двоякое значение –

Доказали несостоятельность концепции самопроизвольного зарождения жизни.

Обосновали идею о том, что все современное живое происходит только от живого.

в) Идея космического происхождения жизни.

Примерно в тот же период, когда Пастер продемонстрировал свои опыты, немецкий ученый Г. Рихтер разработал теорию занесения живых существ на Землю из космоса. Он утверждал, что зародыши могли попасть на Землю вместе с космической пылью и метеоритами и положить начало эволюции живого, которая породила все многообразие земной жизни. Эта концепция называлась концепцией панспермии. Ее разделяли такие ученые, как Г. Гельмгольц, У. Томпсон, что способствовало ее широкому распространению в научных кругах. Но она не получила научного доказательства, так как примитивные организмы или зародыши должны были бы погибнуть под действием ультрафиолетовых лучей и космического излучения.

г) Гипотеза А.И. Опарина.

Гипотеза Опарина способствовала конкретному изучению происхождения простейших форм жизни. Она положила начало физико-химическому моделированию процессов образования молекул аминокислот, нуклеиновых оснований, углеводородов в условиях предполагаемой первичной атмосферы Земли.

д) Современные концепции происхождения жизни.

Сегодня проблема происхождения жизни исследуется широким фронтом различных наук. В зависимости от того, какое наиболее фундаментальное свойство живого исследуется и преобладает в данном изучении (вещество, информация, энергия), все современные концепции происхождения жизни можно разделить условно на:

Концепцию субстратного происхождения жизни (ее придерживаются биохимики во главе с А.И. Опариным).

Концепцию энергетического происхождения. Она разрабатывается ведущими учеными-синергетиками И. Пригожиным, М. Эйгеном.

Концепцию информационного происхождения. Ее развивали А.Н. Колмогоров, А.А. Ляпунов, Д.С. Чернавский.

Концепция генного происхождения.

Автором этой концепции является американский генетик Г. Меллер. Он допускает, что живая молекула, способная размножаться, могла возникнуть вдруг, случайно в результате взаимодействия простейших веществ. Он считает, что элементарная единица наследственности – ген – является и основой жизни. И жизнь в форме гена, по его мнению, возникла путем случайного сочетания атомных группировок и молекул, существовавших в водах первичного океана. Но математические расчеты этой концепции показывают полную невероятность такого события.

Ф. Энгельс одним из первых высказал мысль о том, что жизнь возникла не внезапно, а сформировалась в ходе длительного пути эволюционного развития материи. Эволюционная идея положена в основу гипотезы сложного, многоступенчатого пути развития материи, предшествовавшего зарождению жизни на Земле.

Современные биологи доказывают, что универсальной формулы жизни (т.е. такой, которая бы полностью отображала бы ее сущность) нет и быть не может. Такое понимание предполагает исторический подход к биологическому познанию как постижению сущности жизни, в ходе чего менялись и сами концепции происхождения жизни и представления о тех формах, в которых такое познание возможно.

Биоэнергоинформационный обмен как основа возникновения жизни.

Одной из новейших концепций происхождения жизни на Земле является концепция о биоэнергоинформационном обмене. Понятие биоэнергоинформационного обмен возникло в сфере биофизики, биоэнергетики и экологии в связи с последними достижениями в этих областях науки. Термин биоэнергоинформатика был введен доктором технических наук, профессором МГТУ им. Н.Э. Баумана В.Н. Волченко в 1989 году, когда им его единомышленниками была проведена первая Всесоюзная конференция по биоэнергоинформатике в Москве .

Одним из элементов этой концепции выступает наличие во Вселенной общего замысла, плана. Эта гипотеза подтверждается современной астрофизикой, согласно которой фундаментальные свойства Вселенной, значения основных физических констант и даже формы физических закономерностей тесно связаны со структурой Вселенной во всех ее масштабах и с возможностью Жизни.

Отсюда следует второй элемент концепции биоэнергоинформатики – Вселенную нужно рассматривать как живую систему. А в живых системах фактор Сознания (информации) наряду с материей и энергией, должен занимать весьма существенное место. Таким образом , можно говорить о необходимости триединства Вселенной: материи, энергии и информации.

Глава 3. Как появилась жизнь на Земле.

Современная концепция возникновения жизни на Земле является результатом широкого синтеза естественных наук, многих теорий и гипотез, выдвинутых исследователями разных специальностей .

Предметом дискуссии является вопрос о том, возник ли на Земле сначала какой-то один вид организма или появилось их великое множество. Предполагают, что возникло множество первых комочков живой протоплазмы.

Заключение.

За последние десять лет понимание происхождения жизни сделало огромные успехи. Остается надеяться, что следующее десятилетие принесет еще больше: новые исследования очень активно ведутся во многих областях.

Но, именно, теория эволюции дает возможность понять оптимальную стратегию взаимоотношения человека и окружающей живой природы, позволяет ставить вопрос о разработке принципов управляемой эволюции. Отдельные элементы такой управляемой эволюции уже сегодня просматриваются, например, в попытках не простого промыслового использования, а хозяйственного управления эволюцией отдельных видов животных и растений.

Список литературы

1. Агапова О. В., Агапов В. И. Лекции по концепциям современного естествознания. Вузовский курс. – Рязань, 2000.

2. Вернадский В. И. Начало и вечность жизни. – М.: Республика, 1989.

3. Горелов А. А. Концепции современного естествознания. – М.: Мысль, 2000.

4. Дубнищева Г. Д. Концепции современного естествознания: Учеб. для студ. вузов / Под ред. М. Ф. Жукова. – Новосибирск: ЮКЭА, 1999.

Живое и неживое. Основные признаки и свойства, присущие живым организмам. Концепции возникновения жизни. Теория биохимической эволюции. Вещественная основа жизни. Условия протекания абиогенеза. Земля в период возникновения жизни. Начало жизни на Земле.

Рубрика	Биология и естествознание
Вид	реферат
Язык	русский
Дата добавления	07.04.2010
Размер файла	16,7 K

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.

1. Живое и неживое

2. Концепции возникновения жизни

3. Вещественная основа жизни

4. Земля в период возникновения жизни

5. Начало жизни на Земле

Список использованной литературы

Введение

Одним из наиболее трудных и в то же время интересных в современном естествознании является вопрос о происхождении жизни. Он труден потому, что, когда наука подходит к проблемам развития как создания качественно нового, она оказывается у предела своих возможностей как отрасли культуры, основанной на доказательстве и экспериментальной проверке утверждений.

Ученые не в состоянии воспроизвести процесс возникновения жизни с такой же точностью, как это было несколько миллиардов лет назад.

Даже наиболее тщательно поставленный опыт будет лишь модельным экспериментом, лишенным ряда факторов, сопровождавших появление живого на Земле.

Трудность методологическая -- в невозможности проведения прямого эксперимента по возникновению жизни (уникальность этого процесса препятствует использованию основного научного метода).

Вопрос о происхождении жизни интересен не только сам по себе, но и тесной связью с проблемой отличия живого от неживого, а также связью с проблемой эволюции жизни.

1. Живое и неживое

Издавна человек наблюдал окружающий его мир и видел, что он состоит из живых и неживых тел. Люди, животные, растения - несомненно живые, а камни, песок, вода - нет. Живое, умирая, тоже становится неживым. Накапливая знания о природе, человек стремился определить, что же такое жизнь, каковы ее характерные признаки.

Считалось, что свойствами, присущими живому телу, является способность к движению, дыханию и размножению. Однако ни один из этих признаков не является достаточно полной характеристикой живых существ, выделяющей их из остального мира, и не может служить основой определения жизни.

Способность к движению, которую живое тело утрачивает после смерти, свойственна далеко не всем живым телам: почти все растения - неподвижные живые тела. С другой стороны, движущиеся машины и механизмы, созданные человеком, ни в коей мере не являются живыми.

Характерная для живых организмов способность к дыханию, в процессе которого они потребляют кислород и выделяют углекислый газ, также не является исчерпывающим признаком. Ведь мы ежедневно наблюдаем неживые системы, потребляющие кислород и выделяющие углекислый газ: это и горящие дрова, и бензиновый двигатель, и любая реакция окисления органического вещества. В то же время есть, безусловно, живые организмы (некоторые простейшие и микробы), вообще не потребляющие кислород.

Даже такой, характерный признак живого, как способность к размножению, тоже нельзя считать абсолютно верным и постоянным. Существуют живые организмы, неспособные к воспроизведению потомства: рабочие пчелы, мулы. И вместе с тем созданные руками человека машины могут производить следующие поколения подобных себе машин.

Живое тело представляет собой типичную открытую систему - оно существует до тех пор, пока из внешней среды доставляется энергия и пища, а в окружающую среду выделяются продукты жизнедеятельности. Поскольку живое тело - от простейшего до самого сложного - является открытой системой, эту характеристику, безусловно, следует ввести в определение жизни.

Еще один признак живых тел состоит в их способности автоматически сохранять и поддерживать постоянство своего биохимического состава. Главной и постоянной частью всех без исключения живых тел являются белки. Кроме того, существенной и постоянной составляющей живых тел служат нуклеиновые кислоты. Важно отметить, что живое состояние характеризуется присутствием не любого белка, а белка, сохраняющего свою первичную, вторичную и троичную структуры с присущими ему свойствами. В умершем организме белки утрачивают исходную структуру. Для поддержания белка в характерной для живого состояния природной форме необходим обмен веществ, способствующий созданию и поддержанию условий, при которых природный белок устойчив.

Формы живого мира необычайно многообразны. В настоящее время, как считают ученые, на Земле 1,5 млн. видов животных и 0,5 млн. видов, относящихся к растительному царству, если включить в эту группу также водоросли, грибы и бактерии. Около 10 тыс. новых видов, в основном насекомых, ежегодно описываются специалистами и получают свои строго научные названия. И при этом считается, что по меньшей мере еще 1-2 млн. видов до сих пор не изучены. Живая Природа разнообразна и многолика.

Дать точное, строгое и исчерпывающее определение жизни чрезвычайно трудно, и один из методов ее описания заключается в том, чтобы перечислить основные признаки и свойства, которые присущи живым организмам и отсутствуют у большинства неживых систем, не пытаясь найти единое общее определение.

1. Живые организмы сложны и высокоорганизованны. Сложностью отличается как внутреннее строение живых организмов, так и состав и строение химических веществ, из которых они построены.

2. Все живые организмы способны к обмену веществом и энергией.

3. Универсальным свойством живого является способность реагировать на изменения в окружающей среде.

4. Живые организмы прекрасно соответствуют своему образу жизни, хорошо приспособлены, адаптированы к среде обитания.

5. Способность к самовоспроизведению (размножению) - самая удивительная особенность живых организмов. Их наследственность и изменчивость подчиняются нескольким общим для всех живых существ основным законам.

6. Все органы, микроскопические структуры и молекулы организма выполняют свои, строго определенные функции. Все многообразие живых организмов, приспособленных к определенным условиям существования, возникло в результате эволюции, в ходе естественного отбора. Эволюция - процесс исторического развития, изменения от простого к сложному - присуща всему живому.

2. Концепции возникновения жизни

Существует пять концепций возникновения жизни:

1) креационизм -- божественное сотворение живого;

2) концепция многократного самопроизвольного зарождения жизни из неживого вещества (ее придерживался еще Аристотель, который считал, что живое может возникать и в результате разложения почвы);

3) концепция стационарного состояния, в соответствии с которой жизнь существовала всегда;

4) концепция панспермии -- внеземного происхождения жизни;

5) концепция происхождения жизни на Земле в историческом прошлом в результате процессов, подчиняющихся физическим и химическим законам.

Первая концепция является религиозной и к науке прямого отношения не имеет. Вторую опроверг изучавший деятельность бактерий французский микробиолог XIX века Луи Пастер. Третья из-за своей оригинальности и умозрительности всегда имела немного сторонников.

3. Вещественная основа жизни

Атомы углерода вырабатываются в недрах больших звезд в необходимом для образования жизни количестве. Углерод способен создавать разнообразные (несколько десятков миллионов), подвижные, низкоэлектропроводные, студенистые, насыщенные водой, длинные скрученные цепеобразные структуры. Соединения углерода с водородом, кислородом, азотом, фосфором, серой, железом обладают замечательными каталитическими, строительными, энергетическими, информационными и иными свойствами.

При образовании Земли из космической пыли (частиц железа и силикатов -- веществ, в состав которых входит кремний) и газа весьма вероятно, что на внешних участках Солнечной системы газы могли конденсироваться. Органические соединения могли синтезироваться и на поверхности пылинок. Химические и палеонтологические исследования древнейших докембрийских отложений, и особенно многочисленные модельные эксперименты, воспроизводящие условия, которые господствовали на поверхности первобытной Земли, позволяют понять, как в этих условиях происходило образование все более сложных органических веществ.

Жизнь возможна только при определенных физических и химических условиях (температура, присутствие воды, солей и т.д.). Прекращение жизненных процессов, например, при высушивании семян или глубоком замораживании мелких организмов, не ведет к потере жизнеспособности. Если структура сохраняется неповрежденной, она при возвращении к нормальным условиям обеспечивает восстановление жизненных процессов.

Также и для возникновения жизни нужны определенные диапазоны температуры, влажности, давления, уровня радиации, определенная направленность развития Вселенной и время. Взаимное удаление галактик приводит к тому, что их электромагнитное излучение приходит к нам сильно ослабленным. Если бы галактики сближались, то плотность радиации во Вселенной была бы столь велика, что жизнь не могла бы существовать. Углерод синтезирован в звездах-гигантах несколько миллиардов лет назад. Если бы возраст Вселенной был меньше, то жизнь также не могла бы возникнуть. Планеты должны иметь определенную массу для того, чтобы удержать атмосферу.

4. Земля в период возникновения жизни

Первичная атмосфера содержала водород и соединения углерода (метан) и азота (аммиак). Отсутствие в атмосфере кислорода было, вероятно, необходимым условием возникновения жизни: лабораторные опыты показывают, что органические вещества гораздо легче создаются в восстановительной среде, чем в атмосфере, богатой кислородом. О том, что атмосфера была именно такой, свидетельствуют самые древние горные породы на Земле.

Существуют разные точки зрения на проблему жизни на Земле. По мнению В.И. Вернадского, жизнь появилась одновременно с образованием Земли. А.И. Опарин считал, что периоду развития жизни предшествовал длительный период химической эволюции Земли, во время которого (3 - 5 млрд. лет назад) образовались сложные органические вещества и протоклетки. Возникновение последних положило начало биохимической эволюции.

Для построения любого сложного органического соединения, входящего в состав живых тел, нужен небольшой набор блоков-мономеров (низкомолекулярных соединений): 29 мономеров (из них 20 аминокислот, 5 азотистых оснований) описывают биохимическое строение любого живого организма. Оно состоит из аминокислот (из которых построены все белки), азотистых соединений (составные части нуклеиновых кислот), глюкозы - источника энергии, жиров - структурного материала, идущего на построение в клетке мембран и запасающего энергию.

Необходимая концентрация веществ для образования биополимеров могла возникнуть в результате осаждения органических соединений на минеральных частицах, например, на глине или гидроокиси железа, образующих ил прогреваемого Солнцем мелководья.

Кроме того, органические вещества могли образовать на поверхности океана тонкую пленку, которую ветер и волны гнали к берегу, где она собиралась в толстые слои. В химии известен также процесс объединения родственных молекул в разбавленных растворах.

В начальный период формирования Земли воды, пропитывающие земной грунт, непрерывно перемещали растворенные в них вещества из мест их образования в места накопления.

Там формировались пробионты - системы органических веществ, способных взаимодействовать с окружающей средой, т.е. расти и развиваться за счет поглощения из окружающей среды разнообразных богатых энергией веществ.

Затем образуются микросферы - шаровидные тела, возникающие при растворении и конденсации абиогенно полученных белковоподобных веществ.

В подтверждение возможности абиогенного синтеза были проведены следующие опыты. Воздействуя на смесь газов электрическими зарядами, имитирующими молнию, и ультрафиолетовым излучением, ученые получали сложные органические вещества, входящие в состав живых белков. Органические соединения, играющие большую роль в обмене веществ, были искусственно получены при облучении водных растворов углекислоты.

Американский ученый С. Миллер в 1953 году синтезировал ряд аминокислот при пропускании электрического заряда через смесь газов, предположительно составлявших первичную земную атмосферу. Были синтезированы и простые нуклеиновые кислоты.

Этими экспериментами было доказано, что абиогенное образование органических соединений во Вселенной могло происходить в результате воздействия тепловой энергии, ионизирующего и ультрафиолетового излучений и электрических разрядов. Первичным источником этих форм энергии служат термоядерные процессы, протекающие в недрах Земли.

Как показывает синергетика, энергия имела для возникновения жизни не меньшее значение, чем вещество.

Разумно предположить, что некоторые из первых стадий эволюции к жизни были связаны с возникновением механизмов, способных поглощать и трансформировать химическую энергию, как бы выталкивая систему в сильно неравновесные условия.

Неравновесные структуры - переход к живому, но еще нет воспроизводства.

Итак, в образовании органических соединений большую роль играло не только вещество космического пространства, но и энергия звезд.

5. Начало жизни на Земле

Начало жизни на Земле - появление нуклеиновых кислот, способных к воспроизводству белков. Переход от сложных органических веществ к простым живым организмам пока неясен. Теория биохимической эволюции предлагает лишь общую схему.

В соответствии с ней на границе между коацерватами - сгустками органических веществ - могли выстраиваться молекулы сложных углеводородов, что приводило к образованию примитивной клеточной мембраны, обеспечивающей коацерватам стабильность. В результате включения в коацерват молекулы, способной к самовоспроизведению, могла возникнуть примитивная клетка, способная к росту.

Самое трудное для этой гипотезы - объяснить способность живых систем к самовоспроизведению, т.е. сам переход от сложных неживых систем к простым живым организмам.

Несомненно, в модели происхождения жизни будут включаться новые знания, и они будут все более обоснованными. Чем более качественно новое отличается от старого, тем труднее объяснить его возникновение. Поэтому здесь и говорят о моделях и гипотезах, а не о теориях.

Все основные процессы, определяющие поведение живого организма, протекают в клетках.

Тысячи химических реакций происходят одновременно для того, чтобы клетка могла получить необходимые питательные вещества, синтезировать специальные биомолекулы и удалить отходы. Огромное значение для биологических процессов в клетке имеют ферменты. Они обладают часто высокой специализированностью и могут влиять только на одну реакцию.

Принцип их действия в том, что молекулы других веществ стремятся присоединиться к активным участкам молекулы фермента. Тем самым повышается вероятность их столкновения, а следовательно, скорость химической реакции.

Синтез белка осуществляется в цитоплазме клетки. Почти в каждой из клеток человека синтезируется свыше 10000 разных белков. Величина клеток -- от микрометра до более одного метра (у нервных клеток, имеющих отростки). Клетки могут быть дифференцированными (нервные, мышечные и т.д.). Большинство из них обладает способностью восстанавливаться, но некоторые, например нервные, -- нет или почти нет.

Эволюция- это бесконечная цепь событий без начала и конца.

Ученые, занимавшиеся проблемой происхождения жизни на Земле, не допускали заноса каких-либо элементов жизни на Землю с других планет или из Космоса. Признавали зарождение жизни на самой Земле.

Абиогенез происходил в условиях, отличных от ныне существующих на Земле, а именно при первичной бескислородной атмосфере.

В настоящее время вопрос о появлении жизни на Земле сводится к выяснению времени и биогеохимических условий той древней эпохи, когда создалась благоприятная обстановка для превращения органических соединений в биогенные.

Список использованной литературы

1. П.Н. Белкин Концепции современного естествознания Изд. Высшая школа, 2004.

Подобные документы

Проблема происхождения жизни на Земле. Возможности существования жизни в других областях Вселенной. Креационизм. Теория стационарного состояния, самопроизвольного самозарождения, панспермии. Современные возрения на происхождение жизни на Земле.

реферат [2,5 M], добавлен 04.10.2008

История представлений о возникновении жизни на Земле. Гипотезы возникновения жизни на Земле. Образование первичных органических соединений. Что считать жизнью? Эволюция жизни на Земле. Появление высокоорганизованных форм жизни.

реферат [1,1 M], добавлен 17.05.2003

Тайна появления жизни на Земле. Эволюция зарождения жизни на Земле и сущность концепций эволюционной химии. Анализ биохимической эволюции теории академика Опарина. Этапы процесса, приведшего к возникновению жизни на Земле. Проблемы в теории эволюции.

реферат [55,9 K], добавлен 23.03.2012

Содержание и отличительные признаки теорий возникновения и развития жизни на Земле: самозарождения, биохимической эволюции, панспермии, стационарного состояния жизни, креационизма. Преимущества и недостатки каждой теории, история их становления.

презентация [224,2 K], добавлен 17.12.2013

Сравнение основных определений понятия "жизнь". Анализ проблемы происхождения и эволюции жизни на Земле. Общая характеристика современных теорий возникновения жизни, а также процесса эволюции ее форм. Сущность основных законов биологической эволюции.

курсовая работа [302,9 K], добавлен 04.10.2010

Проблема происхождения жизни. Гипотеза А.И. Опарина о коацерватной стадии в процессе возникновения жизни. Этапы химической и предбиологической эволюции на пути к жизни. Гипотеза о роли малых молекул в первичном зарождении белково-нуклеиновых систем.

реферат [26,0 K], добавлен 02.01.2008

Вопрос о возникновении жизни на Земле - борьба религии и науки, идеализма и материализма. Проблема отличия живого от неживого. Современное двуединое понятие первобытного бульона и самозарождения жизни - теория Опарина-Холдейна о происхождении жизни.

Введение

Проблема происхождения жизни приобрела сейчас неодолимое очарование для всего человечества. Она не только привлекает к себе пристальное внимание ученых разных стран и специальностей, но интересует вообще всех людей мира. Сейчас считается общепризнанным, что возникновение жизни на Земле представляло собой закономерный процесс, вполне поддающийся научному исследованию. В основе этого процесса лежала эволюция соединений углерода которая происходила во Вселенной задолго до возникновения нашей Солнечной системы и лишь продолжалась во время образования планеты Земля – при формировании ее коры, гидросферы и атмосферы.

Ученые сегодня не в состоянии воспроизвести процесс возникновения жизни с такой же точностью, как это было несколько миллиардов лет назад. Даже наиболее тщательно поставленный опыт будет лишь модельным экспериментом, лишенным ряда факторов, сопровождавших появление живого на Земле. Трудность — в невозможности проведения прямого эксперимента по возникновению жизни (уникальность этого процесса препятствует использование основного научного метода).

Глава 1.Что такое жизнь?

1.1. Отличие живого от неживого

Для понимания закономерностей эволюции органического мира на Земле необходимо иметь общее представления об эволюции и основных свойствах живого. Для этого необходимо охарактеризовать живые существа с точки зрения их некоторых особенностей и выделить основные уровни организации жизни.

Нужна помощь в написании реферата?

Мы - биржа профессиональных авторов (преподавателей и доцентов вузов). Наша система гарантирует сдачу работы к сроку без плагиата. Правки вносим бесплатно.

Нужна помощь в написании реферата?

Кроме того, есть несколько фундаментальных отличий живого от неживого в вещественном, структурном и функциональном планах. В вещественном плане в состав живого обязательно входят высокоупорядоченные макромолекулярные органические соединения, называемые биополимерами, — белки и нуклеиновые кислоты (ДНК и РНК). В структурном плане живое отличается от неживого клеточным строением. В функциональном плане для живых тел характерно воспроизводство самих себя. Устойчивость и воспроизведение есть и в неживых системах. Но в живых телах имеет место процесс самовоспроизведения. Не что-то воспроизводит их, а они сами. Это принципиально новый момент.

Итак, суммируя все выше сказанное, дадим определение жизни:

Глава 2. Концепции происхождения жизни

2.1. Идея самопроизвольного происхождения

Вначале в науке вообще не существовало проблемы возникновения жизни, потому что учеными античного мира допускалась возможность постоянного зарождения живого из неживого. Великий Аристотель (4-ый в. до Р. Х.) не сомневался в самозарождении лягушек. Философ Плотин в 3-ем веке до новой эры утверждал, что живые существа самозарождаются в земле в процессе гниения. Эта идея самопроизвольного зарождения организмов, видимо, представлялась многим поколениям наших далеких предков очень убедительной, так как просуществовала, не меняясь, долгие века, вплоть до 17-го века .

Нужна помощь в написании реферата?

Таким образом, опыты Пастера имели двоякое значение –

Доказали несостоятельность концепции самопроизвольного зарождения жизни.

Обосновали идею о том, что все современное живое происходит только от живого.

2.3. Идея космического происхождения жизни

2.4. Гипотеза А. И. Опарина

Глава 3. Как появилась жизнь на Земле

Нужна помощь в написании реферата?

Для возникновения жизни на Земле важна первичная атмосфера (планеты). Первичная атмосфера Земли содержала метан, аммиак, водяной пар и водород. Именно воздействуя на смесь этих газов электрическими зарядами и ультрафиолетовым излучением, ученым удалось получить сложные органические вещества, входящие в состав живых белков.

Нужна помощь в написании реферата?

Заключение

Список использованных источников

Читайте также: