Роль российских ученых в развитии представлений о происхождении жизни на земле сообщение

Обновлено: 04.07.2024

Жизнь — одно из сложнейших явлений природы. С глубокой древности она воспринималась как таинственная и непознаваемая — вот почему по вопросам её происхождения всегда шла острая борьба между материалистами и идеалистами. Некоторые приверженцы идеалистических взглядов считают жизнь духовным, нематериальным началом, возникшим в результате божественного творения.

Материалисты же, напротив, полагают, что жизнь на Земле возникла из неживой материи путем самозарождения (абиогенез) или была занесена из других миров, т.е. является порождением других живых организмов (биогенез).

По современным научным представлениям, жизнь — это процесс существования сложных систем, состоящих из больших органических молекул и неорганических веществ и способных самовоспроизводиться, саморазвиваться и поддерживать свое существование в результате обмена энергией и веществом с окружающей средой. Однако вопрос о происхождении жизни еще окончательно не решен.

В разное время и в разных культурах рассматривались следующие идеи:

креационизм (жизнь была создана Творцом);
самопроизвольное зарождение (самозарождение; жизнь возникала неоднократно из неживого вещества);
гипотеза стационарного состояния (жизнь существовала всегда);
гипотеза панспермии (жизнь занесена на Землю с других планет);
биохимические гипотезы (жизнь возникла в земных условиях в ходе процессов, подчиняющихся физическим и химическим законам, т.е. в результате биохимической эволюции).

На сегодня биологи признают в качестве научного только последний вариант.

Креационизм

Согласно этой религиозной концепции, имеющей древние корни, всё существующее во Вселенной, в том числе жизнь, было создано единой Силой — Творцом в результате одного или нескольких актов сверхъестественного творения в прошлом. Организмы происходят от сотворенных по отдельности основных типов живых существ. Сотворённые виды были с самого начала превосходно организованы.

Процесс божественного сотворения мира представляется как имевший место лишь единожды и поэтому недоступный для наблюдения. В связи с этим концепция творения не может быть однозначно ни доказана, ни опровергнута и существует наряду с научными гипотезами происхождения жизни. Религиозные лидеры настаивают на принятии креационизма в качестве научной гипотезы.

Гипотезы самозарождения

Нужна помощь в написании доклада?

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

К концу 70-х гг. XIX в. практически все ученые признали, что живые организмы происходят только от других живых организмов, что означало возвращение к первоначальному вопросу: откуда же взялись первые организмы?

Гипотеза стационарного состояния

Согласно этой гипотезе Земля никогда не возникала, а существовала вечно; она всегда была способна поддерживать жизнь; виды также существовали всегда. Эту гипотезу называют иногда гипотезой этернизма (от лат. eternus — вечный). Это представление соответствует концепции вечной несотворенной Вселенной, характерной для восточных религий, таких как индуизм и буддизм. В контексте современных астрономических знаний эта гипотеза не рассматривается как научная.

Гипотеза панспермии

Гипотеза о появлении жизни на Земле в результате переноса с других планет неких зародышей жизни получила название панспермии (от греч. pan — весь, всякий и sperma — семя). Эта гипотеза примыкает к гипотезе стационарного состояния. Её приверженцы поддерживают мысль о вечном существовании жизни и выдвигают идею о внеземном ее происхождении. Одним из первых идею о космическом (внеземном) происхождении жизни высказал немецкий ученый Г. Рихтер. В связи с этим возникали вопросы, насколько возможно такое перенесение с одной планеты на другую и как это могло быть осуществлено. Ответы искали в первую очередь в физике, и первыми защитниками этих взглядов выступили представители этой науки.

Согласно представлениям Томсона и Гельмгольца, споры бактерий и других организмов могли быть занесены на Землю с метеоритами. Лабораторные исследования подтверждают высокую устойчивость живых организмов к неблагоприятным воздействиям, в частности к низким температурам.

Биохимическая теория

Первую научную теорию относительно происхождения живых организмов на Земле создал советский биохимик А.И. Опарин. Согласно этой теории, жизнь возникла в специфических условиях древней Земли и рассматривается Опариным как закономерный результат химической эволюции соединений углерода во Вселенной.

По Опарину, процесс, приведший к возникновению жизни на Земле, может быть разделен на три этапа:

Нужна помощь в написании доклада?

возникновение органических веществ;
образование из более простых органических веществ биополимеров (белков, нуклеиновых кислот, полисахаридов, липидов и др.);
возникновение примитивных самовоспроизводящихся организмов.

Теория биохимической эволюции имеет наибольшее количество сторонников среди современных учёных.

Наиболее сложной проблемой в современной теории эволюции является превращение сложных органических веществ в простые живые организмы. Опарин полагал, что решающая роль в превращении неживого в живое принадлежит белкам.

Современная наука еще далека от исчерпывающего объяснения, как конкретно неорганическое вещество достигло высокого уровня организации. Тем не менее, ясно, что это много ступенчатый процесс, в ходе которого уровень организации вещества шаг за шагом повышался. Восстановить конкретные механизмы этого ступенчатого усложнения — задача будущих научных исследований.

Тем самым доказано, что для создания живого организма из неживой материи не требуется сверхъестественного воздействия. Так что необходимо лишь ответить на вопрос, как этот процесс мог пройти без участия человека, в естественной среде.

Для учеников 1-11 классов и дошкольников
Бесплатные сертификаты учителям и участникам

Описание презентации по отдельным слайдам:

Развитие представлений о происхождении жизни на Земле. Гипотеза Опарина-Холдейна. Урок биологии в 11 классе Учитель биологии. МАОУ СШ №3 им А.С. Пушкина

Что такое жизнь? Зарождение жизни Развитие жизни

Жизнь – есть способ существования белковых тел, существенным моментом которого является непрерывный обмен веществ с окружающей их внешней природой. С прекращением обмена веществ, прекращается и жизнь, разлагается белок. Ф. Энгельс

Свойства живого: способность к движению, способность к росту и развитию, обмен веществ, дыхание, питание, раздражимость, размножение, клеточное строение. Что такое жизнь?

Гипотеза – предположение, имеющее недостаточное доказательство. Теория – взгляды, имеющие твердые доказательства.

Как возникла жизнь на Земле? Какие существуют взгляды и гипотезы о происхождении жизни на Земле? Какая из них наиболее убедительна? Проблемные вопросы

Аристотель (384–322 до н.э.) писал, что лягушки и насекомые заводятся в сырой почве. Демокрит считал, что рыбы могут зарождаться из ила, а мухи из мяса.

Франческо Реди (1626–1697г.) В 1668 г. Реди провел опыт с сосудами, в которые были помещены умершие змеи, на которых появились личинки мух. Вывод: что жизнь может возникнуть только из предшествующей жизни. Эксперимент Реди

Ладзаро Спалланцани (1729–1799г.) Опыты со стерилизованным мясным бульонам. Вывод: невозможность самопроизвольного зарождения микроорганизмов.

Луи Пастер (1822–1895г) французский микробиолог Опыт Пастера с колбами с изогнутыми S-образно горлышками Вывод: живые организмы происходят только от других живых организмов.

…В природе мировой, В борьбе стихий, В развитии постепенном Все существа, Все формы создались, И Жизнею Могучею зажглись! Э. Дарвин

Советский биохимик Александр Иванович Опарин (1894–1980г).

В 1953 году на установке биолога Стэнли Миллера были проведены опыты, в результате которых были получены первичные клетки или коацерваты — вязкая, гелеобразная капля. Коацерваты способны поглощать из внешней среды различные органические вещества.

Чарльз Дарвин Чарльз Дарвин Но если бы сейчас. В каком-либо теплом водоеме… химически образовался белок, способный к дальнейшим превращениям, то это вещество немедленно было бы разрушено или поглощено, что было невозможно в период до возникновения живых существ.

Жизнь — это процесс существования сложных систем, состоящих из больших органических молекул и неорганических веществ и способных самовоспроизводиться, саморазвиваться и поддерживать свое существование в результате обмена энергией и веществом с окружающей средой.

Божественное сотворение мира

Немецкий ученый Г. Рихтер в 1865 г. высказал идею о космическом (внеземном) происхождении жизни

Этапы процесса возникновения жизни на Земле по Опарину: 1. Возникновение органических веществ. 2. Образование из простых органических веществ биополимеров (белков, нуклеиновых кислот, полисахаридов, липидов и др.). Так же образование коацерватных капель – структур типа геля. 3. Образованию полинуклеотидов – ДНК и РНК и включение их в коацерваты. 4. Возникают примитивные самовоспроизводящиеся организмы.

В 1929 г. английский биолог Дж.Холдейн выдвинул гипотезу происхождения жизни из неживых элементов. Теорию биохимической эволюции иногда называют теорией Опарина - Холдейна. Первенство в образовании жизни А.И.Опарин отдавал белкам, а Дж.Холдейн – нуклеиновым кислотам.

Cуществует 5 основных гипотез возникновения жизни на Земле . Наиболее убедительна гипотеза биохимической эволюции Опарина – Холдейна. Каждая из гипотез имеет свои сильные и слабые стороны, но ни одна не дает точного ответа на вопрос о происхождении жизни.

Проверим ваши знания

1. ……………… 2. Божественная, недоступная 3. Сотворил, дал жизнь, научил 4. Мир создал Бог 5. ……………… Закончите синквейн

1.…………… 2. современная, коацерватная 3. проверили, поэкспериментировали, доказали 4. ……………. 5. ……………. Закончите синквейн

1. Что мне дало это занятие? 2. Дополните: удивило то, что… до начала занятия я думал(а) то, что… , а сейчас - … . Рефлексия

Домашнее задание § 8.2 , 8.3. Заполнить таблицу: №Название гипотезыСторонники гипотезыПредставления о возникновении жизни 1. 2. 3. 4. 5.

Вопрос происхождения жизни на планете волнует умы ученых не одну сотню лет, однако единой гипотезы до сих пор нет. В рамках общеобразовательного курса школьникам предстоит познакомиться с теорией Опарина-Холдейна, которая объясняет возникновение живого путем биохимической революции. У данного подхода имеются как плюсы, так и минусы, однако он вполне логичен и позволяет разобраться в ряде важнейших вопросов.

Основные положения

Теория Опарина о происхождении жизни на Земле базируется на ряде важнейших принципов. Жизнь на планете, согласно взглядам отечественного ученого, зарождалась в три этапа. Сначала возникли органические соединения как таковые. Далее произошло образование белков, полисахаридов и липидов, то есть полимерных соединений. Наконец, процесс завершился появлением примитивных, но уже способных к воспроизводству, живых организмов.

Вторая особенность гипотезы — согласно ей, биологической (биогенной) эволюции предшествовала химическая, которая стала основной причиной появления сложных веществ. Сущность процесса:

На формирование сложных соединений оказала влияние атмосфера Земли, лишенная кислорода, а также разряды молний и УФ-лучи солнца.
Органические вещества стали основой появления биополимеров, которые, в свою очередь, использовались для образования примитивных форм жизни (пробионтов).
Когда в пробионтах появились нуклеиновые кислоты, они получили возможность передавать наследственную информацию и усложняться в следующих поколениях.
Результат естественного отбора — выжить смогли лишь те организмы, которые оказались способными к воспроизводству.

Положения теории вполне логичны и вытекают одно из другого. Однако важно понимать то, какая проблема не была решена гипотезой Опарина. Дело в том, что пробионты (или проклетки, прообраз современных клеток) по сей день не изучены досконально. Поэтому непонятно, что именно побудило скопление полимеров перейти от нежилого состояния к дыханию, питанию и воспроизводству.

История и эксперименты

Они представляют собой средоточие органического вещества, отделенного от внешней среды посредством мембраны и способное поддерживать обмен с нею. Данный процесс представляет собой предшествующую стадию коагуляции — соединения мельчайших частиц воедино.

Последующая разработка

Следующий этап развития теории — опыты и исследования американского химика Стэнли Миллера, который заинтересовался данным вопросом еще в студенческие годы. Ему удалось воссоздать искусственную среду и получить из неживой материи аминокислоты. Суть эксперимента:

В колбах, связанных между собой, были имитированы условия планеты.
Колбы заполнили аммиаком, водородом и монооксидом углерода — смесью газов, которые составляли атмосферу Земли раннего периода.
Часть системы составляла кипящая вода, пары при этом подвергались воздействию имитирующих молнию разрядов электричества.
После охлаждения пар накапливался в нижней трубке в виде конденсата.
Через неделю непрерывного процесса в колбе удалось обнаружить сахара, липиды и аминокислоты.

Однако эксперимент Миллера до сих пор критикуется представителями научного мира и не признается доказательством достоверности гипотезы Опарина и Холдейна.

Отличия взглядов и вклад в науку

Рассмотрев основные положения теории Опарина, можно отметить, что они с Холдейном дошли до сходных идей вне зависимости друг от друга. Однако в гипотезах двух ученых имеются и некоторые различия. Основное из них — разное представление о том, какие именно изначальные элементы стали источниками зарождения жизни. Согласно взглядам Опарина, это были белки, Холдейн же полагал, что основную роль сыграли нуклеиновые кислоты.

Другое различие:

Русский исследователь — создатель теории — был убежден, что самозарождение жизни из неживой материи, то есть аборигенное, было возможным исключительно в условиях древнейшей атмосферы.
Холдейн считал, что первичной была макромолекулярная система, способная к самовоспроизводству, а не коацерватная система.

Суть теории

Кратко можно сформулировать основные постулаты гипотезы двух авторов: живые организмы появились на планете из неживой материи, однако для этого процесса необходимы были условия, царившие на Земле миллиарды лет назад. Сейчас представляется невозможным полностью воссоздать эту картину, ведь то, что творилось в атмосфере столь глубокой древности, может быть высказано лишь на уровне предположений.

Особенности атмосферы тех лет:

Отсутствие кислорода (сейчас его образуют зеленые растения, которые в тот период, конечно, не существовали).
Определенный температурный режим — очень жарко.
Наличие источников энергии.
Обязательное наличие воды.

Кроме того, гипотеза подразумевает и нахождение в атмосфере неорганических веществ, которые стали предшественниками органических соединений.

Согласно теории, можно выделить 5 этапов становления и развития жизни на планете, которые в наглядной форме представлены в таблице.

Этап	Основные события
Первый — 6,5−3,5 млрд лет назад	Образовалась первичная атмосфера, включающая аммиак, метан, водород, пары воды, углекислый газ и окись углерода.
Второй	Поверхность планеты охлаждается до температуры +100°C, происходит образование первичного океана за счет конденсации водяного пара. В воде растворяются газы и минеральные вещества. Все это сопровождается сильнейшими грозами. Удары молний и ультрафиолетовые радиации становятся причиной синтеза аминокислот, сахаров, азотистых соединений — простых органических образований.
Третий	Формирование белков простейшей структуры. Коацерватов, жиров.
Четвертый — 3,5−3 миллиарда лет назад	Появление протобионтов, способных к обмену веществ и самовоспроизведению.
Пятый — 3 миллиарда лет назад	Появление организмов с клеточным строением (прокариот-бактерий)

Идея о составе первичной атмосферы планеты основана на данных других наук, а также анализе оболочек иных планет Солнечной системы. Кроме того, доказательства второй и третьей стадии удалось получить в ходе многочисленных экспериментов по синтезированию жизни.

Развитие и доказательства

Теории происхождения жизни на планете принято подразделять на две большие группы: биогенез — все живое произошло от живого и абиогенез — живая материя образовалась из неживой. Гипотеза Опарина-Холдейна относится ко второму классу. В настоящее время современные исследования позволили несколько видоизменить и дополнить ее.

Сейчас большая часть исследователей полагает, что сначала у организмов возникла способность к самовоспроизведению, а лишь потом — к обмену веществ. Именно самовоспроизведение является основой передачи полезных качеств представителям нового поколения, то есть важнейшим составляющим эволюции в целом и естественного отбора в частности.

Выделяют также и дополнительные источники энергии, под воздействием которого сформировались первые живые организмы. Кроме разрядов молний и УФ-лучей, к ним относят:

естественную радиоактивность;
вулканические извержения;
солнечный ветер.

Все это помогло образованию химических связей. Изменились и представления ученых о составе атмосферы раннего периода, поскольку появились новые объективные данные. В частности, удалось установить, что концентрация углекислого газа была гораздо меньшей, чем полагали авторы гипотезы. Атмосфера планеты очень напоминала ту, которая сейчас наблюдается у Марса и Венеры: состояла в основном из углекислого газа и азота, другие же газы содержались в ней в весьма малой концентрации. Новые данные заставили повторить эксперимент Миллера, однако в его системе указанные вещества не повлекли за собой появления органики.

Несмотря на выявленные современными исследователями недостатки, гипотеза Опарина и Холдейна стала важнейшим шагом в изучении особенностей появления первых живых организмов на планете. Ученым удалось создать четкую концепцию, которая в дальнейшем стала основой для множества теорий аборигенного зарождения жизни, их отправной точкой.

Вопросы о происхождении жизни на Земле и о возникновении самой Земли всегда волновали человечество. Являясь вечными и глобальными, эти проблемы и сегодня ещё далеки от решения. Мы располагаем доказательствами эволюции органического мира, но как происходило возникновение жизни на Земле, мы можем только предполагать. За всю свою историю человечество создало множество теорий и выдвинуло гипотезы, которые пытались объяснить, когда и как появилась жизнь на нашей планете.

Креационизм. Согласно концепции креационизма, жизнь возникла в прошлом в результате уникального акта творения. В идею сотворения мира можно верить, но её нельзя доказать. Так как процесс божественного сотворения мира произошёл, по мнению её сторонников, лишь однажды и, следовательно, его невозможно наблюдать, повторить или смоделировать, то наука не может изучать это происхождение жизни как явление. Поэтому концепция креационизма вряд ли когда-либо будет доказана или опровергнута.

Серьёзный удар по концепции абиогенеза нанесли эксперименты итальянского врача Франческо Реди. В 1688 г. Реди установил, что маленькие белые червеобразные личинки мух появляются не из гнилого мяса, а из яиц, отложенных мухами. В сосудах с гнилым мясом, закрытых марлей, личинки не появлялись, а в открытых сосудах, куда свободно залетали мухи, через несколько дней Реди обнаружил множество личинок. Результаты этих экспериментов подтвердили концепцию биогенеза, согласно которой жизнь может возникнуть только из уже существующей жизни.

Гипотеза стационарного состояния, или вечности жизни. Сторонники идеи вечности жизни считают, что жизнь на Земле никто никогда не создавал, потому что она существует вечно. Виды тоже никогда не возникали, они были и есть, и эволюционировать они не могут. Единственное, что им может грозить, это изменение численности или вымирание, если условия станут не подходящими для их существования.

Рис. 48. Опыт Л. Пастера

Современные лабораторные исследования доказывают высокую устойчивость некоторых живых организмов к неблагоприятным воздействиям. Споры и семена растений после длительного выдерживания их в жидком кислороде и азоте сохраняют всхожесть. Не теряют способности к оплодотворению сперматозоиды, находившиеся десятки лет в замороженном состоянии в жидком азоте. Споры бактерий сохраняют жизнеспособность в течение тысяч лет и выдерживают колебания температуры от -243 до 140 °С.

Однако гипотеза панспермии не решает проблему возникновения жизни. Она просто переносит её в иную часть нашей Галактики или Вселенной.

Одним из первых проблему возникновения жизни с научной точки зрения попытался решить российский академик Александр Иванович Опарин, выдвинувший гипотезу о возникновении жизни из веществ неорганической природы (теория биохимической эволюции ). Эта гипотеза легла в основу большинства современных представлений о происхождении жизни на Земле.

Вопросы для повторения и задания

1. Какие условия необходимы для возникновения живых организмов по мнению древнегреческих философов?

2. В чём заключается смысл опытов Ф. Реди?

3. Опишите опыты Л. Пастера, доказывающие невозможность самозарождения жизни в обычных условиях.

4. Что вам известно о гипотезе вечности жизни?

5. Какие вы знаете материалистические теории возникновения жизни?

Подумайте! Выполните!

1. Объясните, чем опыты Л. Пастера принципиально отличались от опытов Л. Спалланцани и М. М. Тереховского.

Работа с компьютером

Обратитесь к электронному приложению. Изучите материал и выполните задания.

Читайте также: