Происхождение жизни на земле

МОУ «Лицей №43»

(естественно-технический)

ПРОИСХОЖДЕНИЕ ЖИЗНИ НА ЗЕМЛЕ

       

Коннов Дмитрий

10 «А»

Саранск

2014

Оглавление

Биология и происхождение жизни на Земле        2

Теории происхождения жизни на Земле        3

Теория самопроизвольного (спонтанного) зарождения.        3

Теория креационизма (или сотворения)        4

Гипотеза панспермии и стационарного состояния        4

Теория биохимической эволюции (теория )        5

Заключение        7

Список использованной литературы        7

Глоссарий        8

Биология и происхождение жизни на Земле

Биология помогает людям разобраться во многих вещах, которые еще не понятны им. Что же такое биология?

Биология – система наук, объектами изучения которой являются живые существа и их взаимодействие с окружающей средой. Биология изучает все аспекты жизни, в частности, структуру, функционирование, рост, происхождение, эволюцию.[1]

Тема моей исследовательской работы напрямую связана с биологией. Ведь именно с помощью биологии, как системы наук, можно объяснить истинное происхождение жизни на Земле.

: «Известное дело: зародилась жизнь в океане, который у берегов заилился, как положено, и получилась жидкая взвесь, болтушка коллоидная. Солнце пригрело, взвесь загустела, ударила молния, болтушку аминокислотами заквасила, и вызрел из неё сыр, который со временем перебрался туда, где посуше».[10]

Вопрос о появлении жизни на Земле интересовал еще философов древнего мира, в средние века ответ на него дала церковь. Тогда вопрос о происхождении жизни строился не на точных научных доказательствах, а на вере человека. В Средние века церковь, как католическая, так и протестантская и православная, в происхождении жизни видела волю бога. Церковь имела в то время достаточно сил и возможностей для того, чтобы сделать это догмой, оспаривать которую не все осмеливались.

И только в ХІХ веке начались более предметные научные поиски путей происхождения жизни на нашей планете. Они были сложными и тернистыми, и, в значительной мере, не завершены и в наше время. Все теории о происхождении жизни на Земле можно разделить на две основные теории: это эволюционная теория и теория творения. В нашей работе мы детально постараемся обсудить эти две теории и сделать вывод о том, какая из них более предпочтительна.

Теории происхождения жизни на Земле

Для начала нам следует разобраться, что же такое возникновение жизни. Возникнов­е­ние жизни или абиогенез — процесс превращения неживой природы в живую.[2]

Существуют несколько теорий происхождения жизни на Земле:[3]

Теория самопроизвольного (спонтанного) зарождения Теория креационизма (или сотворения) Теория стационарного состояния Теория панспермии Теория биохимической эволюции (теория )

Далее рассмотрим эти теории подробнее.

Теория самопроизвольного (спонтанного) зарождения.

Теория самопроизвольного зарождения жизни была широко распространена в Древнем мире — Вавилоне, Китае, Древнем Египте и Древней Греции (этой теории придерживался, в частности, Аристотель).

Ученые Древнего мира и средневековой Европы верили в то, что живые существа постоянно возникают из неживой материи: черви — из грязи, лягушки — из тины, светлячки — из утренней росы и т. п. Так, известный голландский ученый 17 в. Ван-Гельмонт совершенно серьезно описывал в своем научном трактате опыт, в котором он за 3 недели получил в запертом темном шкафу мышей непосредственно из грязной рубашки и горсти пшеницы. Впервые широко распространенную теорию решился подвергнуть экспериментальной проверке итальянский ученый Франческо Реди (1688). Он поместил несколько кусков мяса в сосуды и часть из них закрыл кисеей.

Кисея - чрезвычайно легкая, прозрачная бумажная ткань полотняного переплетения, у которой нити основы попарно обвивают нити утка, взаимно перекрещиваясь между собой, тогда как уточные лежат отдельно и совершенно прямо.[4]

В открытых сосудах на поверхности гниющего мяса появились белые червячки — личинки мух. В сосудах же, прикрытых кисеей, личинки мух отсутствовали. Таким образом Ф. Реди удалось доказать, что личинки мух появляются не из гниющего мяса, а из яиц, отложенных мухами на его поверхность.

В 1765 г. известный итальянский ученый и врач Ладзаро Спаланцани прокипятил в запаянных стеклянных колбах мясные и овощные бульоны. Бульоны в запаянных колбах не портились. Он сделал вывод, что под действием высокой температуры погибли все живые существа, способные вызывать порчу бульона. Однако опыты Ф. Реди и Л. Спаланцани убедили далеко не всех. Ученые-виталисты (от лат. vita - жизнь) считали, что в прокипяченном бульоне не происходит самозарождения живых существ, так как в нем разрушается особая «жизненная сила», которая не может проникнуть в запаянный сосуд, поскольку переносится по воздуху.

Споры по поводу возможности самозарождения жизни активизировались в связи с открытием микроорганизмов. Если сложные живые существа не могут самозарождаться, возможно, это могут микроорганизмы?

В связи с этим в 1859 г. французская Академия объявила о присуждении премии тому, кто окончательно решит вопрос о возможности или невозможности самозарождения жизни. Эту премию получил в 1862 г. знаменитый французский химик и микробиолог Луи Пастер. Так же как Спаланцани, он прокипятил питательный бульон в стеклянной колбе, но колба была не обычная, а с горлышком в виде s-образной трубки. Воздух, а, следовательно, и «жизненная сила», могли проникать в колбу, но пыль, а вместе с нею и микроорганизмы, присутствующие в воздухе, оседали в нижнем колене s-образной трубки, и бульон в колбе оставался стерильным (рис. 1). Однако стоило сломать горло колбы или ополоснуть стерильным бульоном нижнее колено s-образной трубки, как бульон начинал быстро мутнеть — в нем появлялись микроорганизмы.

Таким образом, благодаря работам Луи Пастера теория самозарождения была признана несостоятельной и в научном мире утвердилась теория биогенеза, краткая формулировка которой — «все живое — от живого».[3]

Рис.1.Пастеровская колба

Теория креационизма (или сотворения)

В разные времена у разных народов были свои представления о возникновении жизни. Свое отражение они нашли в священных книгах различных религий, которые объясняют возникновение жизни как акт Творца (воля Бога). Гипотезу божественного возникновения живого можно принять только на веру, так как ее нельзя экспериментально проверить, или опровергнуть. Следовательно, она не может рассматриваться с научной точки зрения. [6]

Гипотеза панспермии и стационарного состояния

Согласно панспермии, рассеянные в мировом пространстве зародыши жизни (например, споры микроорганизмов) переносятся с одного небесного тела на другое с метеоритами или под действием давления света.

Гипотеза панспермии никак не объясняет возникновение жизни, суть этой концепции заключается в том, что жизнь как таковая просто является одним из фундаментальных свойств материи. [7]

Согласно теории стационарного состояния, Земля никогда не возникала, а существовала вечно; она всегда была способна поддерживать жизнь, а если и изменялась, то очень незначительно. Согласно этой версии, виды также никогда не возникали, они существовали всегда, и у каждого вида есть лишь две возможности — либо изменение численности, либо вымирание.[8]

Обе эти теории представляют собой взаимодополняющие элементы единой картины мира, сущность которой заключается в следующем: вселенная существует вечно и в ней вечно существует жизнь (стационарное состояние). Жизнь переносится с планеты на планету путешествующими в космическом пространстве «семенами жизни», которые могут входить в состав комет и метеоритов (панспермия). Подобных взглядов на происхождение жизни придерживался, в частности, основоположник учения о биосфере академик .

Однако теория стационарного состояния, предполагающая бесконечно долгое существование вселенной, не согласуется с данными современной астрофизики, согласно которым вселенная возникла сравнительно недавно (около 16 млрд лет т. н.) путем первичного взрыва.

Очевидно, что обе теории (панспермии и стационарного состояния) вообще не предлагают объяснения механизма первичного возникновения жизни, перенося его на другие планеты (панспермия) либо отодвигая по времени в бесконечность (теория стационарного состояния). [3]

Теория биохимической эволюции (теория )

В 20-е годы 20 в. русский ученый и англичанин Дж. Холдейн высказали гипотезу о возникновении жизни в процессе биохимической эволюции углеродных соединений, которая и легла в основу современных представлений.

В 1942 г. опубликовал основные положения своей гипотезы происхождения жизни на Земле. Он исходил из того, что в современных условиях возникновение живых существ из неживой природы невозможно. Абиогенное (т. е. без участия живых организмов) возникновение живой материи, возможно, было только в условиях древней атмосферы и отсутствия живых организмов.

По мнению , в первичной атмосфере планеты, насыщенной различными газами, при мощных электрических разрядах, а также под действием ультрафиолетового излучения (кислород в атмосфере отсутствовал и, следовательно, не было защитного озонового экрана, атмосфера была восстановительной) и высокой радиации могли образовываться органические соединения, которые накапливались в океане, образуя «первичный бульон».

Известно, что в концентрированных растворах органических веществ (белков, нуклеиновых кислот, липидов) при определенных условиях могут образовываться сгустки, называемые коацерватными каплями, или коацерватами.[5]Коацерваты в условиях восстановительной атмосферы не разрушались. Из раствора в них поступали химические вещества, в них шел синтез новых соединений, в результате чего они росли и усложнялись.

Коацерваты уже напоминали живые организмы, однако таковыми еще не были, так как не имели упорядоченной внутренней структуры, присущей живым организмам, и не были способны размножаться. Белковые коацерваты рассматривались как пробионты – предшественники живого организма.[5] Он предполагал, что на определенном этапе белковые пробионты включили в себя нуклеиновые кислоты, создав единые комплексы.

Вот, что сказал сам : «Поэтому в настоящее время мы лишены возможности непосредственно наблюдать описанный выше процесс эволюции органических веществ, процесс зарождения жизни. Колоссальные промежутки времени, необходимые для отдельных этапов этого процесса, лишают нас возможности произвести его в лабораторных условиях в том виде, как он совершался в природе».[9]

Взаимодействие белков и нуклеиновых кислот привело к возникновению таких свойств живого, как самовоспроизведение, сохранение наследственной информации и ее передача последующим поколениям.

Пробионты, в которых обмен веществ сочетался со способностью к самовоспроизведению, можно уже рассматривать как примитивные проклетки.

В 1929 г. Английский ученый Дж. Холдейн  также выдвинул гипотезу абиогенного происхождения жизни, но согласно его взглядам первичной была не коацерватная система, способная к обмену веществ с окружающей средой, а макромолекулярная система, способная к самовоспроизводству. Другими словами, отдавал первенство белкам, а Дж. Холдейн – нуклеиновым кислотам.

Гипотеза Опарина-Холдейна завоевала много сторонников, так как получила экспериментальное подтверждение возможности абиогенного синтеза органических биополимеров.

В 1953 г. Американский ученый Стенли Миллер в созданной им установке (рис.2) смоделировал условия, предположительно существовавшие в первичной атмосфере Земли. В результате опытов были получены аминокислоты. Сходные опыты многократно повторялись в различных лабораториях и позволили доказать принципиальную возможность синтеза в таких условиях практически всех мономеров основных биополимеров. В дальнейшем было установлено, что при определенных условиях из мономеров возможен синтез более сложных органических биополимеров: полипептидов, полинуклеотидов, полисахаридов и липидов.

Но гипотеза Опарина – Холдейна имеет и слабую сторону, на которую указывают ее компоненты. В рамках данной гипотезы не удается объяснить главную проблему: как произошел качественный скачок от неживого к живому. Ведь для саморепродукции нуклеиновых кислот необходимы ферментные белки, а для синтеза белков – нуклеиновые кислоты.[5]

Рис.2.иллера

Заключение

В работе были рассмотрены основные теории происхождения жизни на Земле. На данное время нельзя однозначно трактовать происхождение жизни только как акт творения или как процесс эволюции. Поскольку есть доказательства как одной, так и второй теории. Для того чтобы точно установить как возникла жизнь нужны еще исследования. Только после их проведения можно будет установить, какая из этих теорий верна. Возможно, будет создана единая теория происхождения жизни, которая включит в себя две эти теории.

Человечество пока что одиноко, найти другие разумные цивилизации во Вселенной пока что не удалось. Но эти поиски и продолжались только несколько десятилетий. С развитием техники эти поиски будут продолжены и, возможно, они увенчаются успехом в будущем. Тогда будет найдено еще одно доказательство того что человечество не одиноко во вселенной и что теория эволюции жизни верна. Но это будет в будущем.

Список использованной литературы

1., , Биология: 10 класс: базовый уровень: учебник для учащихся общеобразовательных организаций, Москва: Вентана-Граф, 2014.- 224с.:ил.

2.Возникновение жизни [Электронный ресурс]. Режим доступа: https://ru. wikipedia. org/wiki/%D0%92%D0%BE%D0%B7%D0%BD%D0%B8%D0%BA%D0%BD%D0%BE%D0%B2%D0%B5%D0%BD%D0%B8%D0%B5_%D0%B6%D0%B8%D0%B7%D0%BD%D0%B8

3.Происхождение и начальные этапы развития жизни на Земле[Электронный ресурс]. Режим доступа:http://www. grandars. ru/shkola/geografiya/proishozhdenie-zhizni. html

4.Кисея [Электронный ресурс]. Режим доступа: https://ru. wikipedia. org/wiki/%D0%9A%D0%B8%D1%81%D0%B5%D1%8F

5 , , Биология. Общая биология.10-11 классы: учебник для общеобразовательных учреждений, Москва:Дрофа,2013.-367 с.

6 ж. Как возник наш мир, Билефельд (ФРГ), типография «Druckhaus Gummersbach», 1994. ISBN 3-89397-341-9

7., , и др. Ископаемые бактерии и другие микроорганизмы в земных породах и астроматериалах.

8. Глава 1. Происхождение жизни // Рождение сложности. CORPUS, «Астрель», 2010.

9.Возникновение жизни [Электронный ресурс]. Режим доступа: http://ru. wikiquote. org/wiki/%D0%92%D0%BE%D0%B7%D0%BD%D0%B8%D0%BA%D0%BD%D0%BE%D0%B2%D0%B5%D0%BD%D0%B8%D0%B5_%D0%B6%D0%B8%D0%B7%D0%BD%D0%B8

10.Станислав Лем [Электронный ресурс]. Режим доступа:

http://ru. wikiquote. org/wiki/%D0%A1%D1%82%D0%B0%D0%BD%D0%B8%D1%81%D0%BB%D0%B0%D0%B2_%D0%9B%D0%B5%D0%BC

11.Возникновение жизни на Земле[Электронный ресурс].Режим доступа:

http://bibliofond. ru/view. aspx? id=6694#_Toc181599862

Глоссарий

Догма - основное положение какого-либо учения, принимаемое в рамках данного учения истинным без требования доказательства.

https://ru. wikipedia. org/wiki/%D0%94%D0%BE%D0%B3%D0%BC%D0%B0_(%D0%B7%D0%BD%D0%B0%D1%87%D0%B5%D0%BD%D0%B8%D1%8F)

Догма (др. греч дьгмб, дьгмбфпт — мнение, решение, постановление), в религии — утверждённое высшими религиозными инстанциями положение вероучения, объявляемое непреложной истиной, не подлежащей критике (сомнению).

https://ru. wikipedia. org/wiki/%D0%94%D0%BE%D0%B3%D0%BC%D0%B0%D1%82

Трактат (от лат. tractatus — «подвергнутый рассмотрению») — одна из литературных форм, соответствующих научному сочинению, содержащему обсуждение какого-либо вопроса в форме рассуждения (часто полемически заострённого), ставящего своей целью изложить принципиальный подход к предмету.

https://ru. wikipedia. org/wiki/%D0%A2%D1%80%D0%B0%D0%BA%D1%82%D0%B0%D1%82_(%D0%BB%D0%B8%D1%82%D0%B5%D1%80%D0%B0%D1%82%D1%83%D1%80%D0%B0)

Трактат - научное сочинение в форме рассуждения, имеющее цель определить подход к предмету.

http://otvet. mail. ru/question/24242970

Витализм - (от лат. vitalis — «жизненный») — учение о наличии в живых организмах нематериальной сверхъестественной силы, управляющей жизненными явлениями — «жизненной силы»

https://ru. wikipedia. org/wiki/%D0%92%D0%B8%D1%82%D0%B0%D0%BB%D0%B8%D0%B7%D0%BC

Микроорганизмы - собирательное название группы живых организмов, которые слишком малы для того, чтобы быть видимыми невооружённым глазом (их характерный размер — менее 0,1 мм).

https://ru. wikipedia. org/wiki/%D0%9C%D0%B8%D0%BA%D1%80%D0%BE%D0%BE%D1%80%D0%B3%D0%B0%D0%BD%D0%B8%D0%B7%D0%BC%D1%8B

Концепция - (от лат. conceptio — понимание, система) — определённый способ понимания, трактовки каких-либо явлений, основная точка зрения, руководящая идея для их освещения.

Концепция - система взглядов на явления в мире, в природе, в обществе

https://ru. wikipedia. org/wiki/%D0%9A%D0%BE%D0%BD%D1%86%D0%B5%D0%BF%D1%86%D0%B8%D1%8F

Ультрафиолетовое излучение - электромагнитное излучение, занимающее спектральный диапазон между видимым и рентгеновским излучениями.

https://ru. wikipedia. org/wiki/Ультрафиолетовое_излучение

Первичный бульон - термин, введённый советским биологом Александром Ивановичем Опариным. В 1924 году он выдвинул теорию о возникновении жизни на Земле через превращение, в ходе постепенной химической эволюции, молекул, содержащих углерод, в первичный бульон.

https://ru. wikipedia. org/wiki/%D0%9F%D0%B5%D1%80%D0%B2%D0%B8%D1%87%D0%BD%D1%8B%D0%B9_%D0%B1%D1%83%D0%BB%D1%8C%D0%BE%D0%BD

Биополимер - класс полимеров, встречающихся в природе в естественном виде, входящие в состав живых организмов: белки, нуклеиновые кислоты, полисахариды, лигнин.

https://ru. wikipedia. org/wiki/%D0%91%D0%B8%D0%BE%D0%BF%D0%BE%D0%BB%D0%B8%D0%BC%D0%B5%D1%80%D1%8B

Полимер - (греч. рплэ - — много; мЭспт — часть) — неорганические и органические, аморфные и кристаллические вещества, состоящие из «мономерных звеньев», соединённых в длинные макромолекулы химическими или координационными связями.

https://ru. wikipedia. org/wiki/%D0%9F%D0%BE%D0%BB%D0%B8%D0%BC%D0%B5%D1%80%D1%8B

Белки - высокомолекулярные органические вещества, состоящие из альфа-аминокислот, соединённых в цепочку пептидной связью.

https://ru. wikipedia. org/wiki/%D0%91%D0%B5%D0%BB%D0%BA%D0%B8

Аминокислоты - органические соединения, в молекуле которых одновременно содержатся карбоксильные и аминные группы.

https://ru. wikipedia. org/wiki/%D0%90%D0%BC%D0%B8%D0%BD%D0%BE%D0%BA%D0%B8%D1%81%D0%BB%D0%BE%D1%82%D1%8B

Гипотеза - предположение или догадка; утверждение, предполагающее доказательство, в отличие от аксиом, постулатов, не требующих доказательств.

https://ru. wikipedia. org/wiki/%D0%93%D0%B8%D0%BF%D0%BE%D1%82%D0%B5%D0%B7%D0%B0

Гипотеза - положение, выдвигаемое в качестве предварительного, условного объяснения некоторого явления или группы явлений; предположение о существовании некоторого явления.

http://dic. academic. ru/dic. nsf/enc_philosophy/264/%D0%93%D0%98%D0%9F%D0%9E%D0%A2%D0%95%D0%97%D0%90

Нуклеиновые кислоты - высокомолекулярное органическое соединение, биополимер (полинуклеотид), образованный остатками нуклеотидов.

https://ru. wikipedia. org/wiki/Нуклеиновая_кислота

Липиды - обширная группа природных органических соединений, включающая жиры и жироподобные вещества.

https://ru. wikipedia. org/wiki/%D0%9B%D0%B8%D0%BF%D0%B8%D0%B4%D1%8B

Эволюция - процесс, в котором популяция самовоспроизводящихся существ подвергается изменению, с размножением успешных вариантов, которые становятся основой для дальнейших изменений.

http://otvet. mail. ru/question/4266127

Эволюция - естественный процесс развития живой природы, сопровождающийся изменением генетического состава популяций, формированием адаптаций, видообразованием и вымиранием видов, преобразованием экосистем и биосферы в целом.

https://ru. wikipedia. org/wiki/%D0%AD%D0%B2%D0%BE%D0%BB%D1%8E%D1%86%D0%B8%D1%8F

Мономер - это низкомолекулярное вещество, образующее полимер в реакции полимеризации.

https://ru. wikipedia. org/wiki/%D0%9C%D0%BE%D0%BD%D0%BE%D0%BC%D0%B5%D1%80

Теория - (греч. иещсЯб — рассмотрение, исследование) — учение, система идей или принципов.

https://ru. wikipedia. org/wiki/%D0%A2%D0%B5%D0%BE%D1%80%D0%B8%D1%8F

Коацерват - (от лат. coacervвtus — «собранный в кучу») или «Первичный бульон» — многомолекулярный комплекс. капли или слои с большей концентрацией коллоида (разведённого вещества), чем в остальной части раствора того же химического состава.

https://ru. wikipedia. org/wiki/%D0%9A%D0%BE%D0%B0%D1%86%D0%B5%D1%80%D0%B2%D0%B0%D1%82