Возникновение жизни на Земле

 

 

 

 

РЕФЕРАТ ПО БИОЛОГИИ

на  тему: «Возникновение жизни на Земле»

 

 

2011 

Содержание

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

Глава1.История представлений о возникновении жизни на Земле….стр.4

1.2. Представление  древних и средневековых философов.……….…….….стр.4

1.2.Теории  вечности жизни…………………………………………..……………………...стр.6

1.3. Современные  представления о возникновении  жизни на Земле….стр.7

Глава 2. Предпосылки возникновения жизни на земле……………………….стр.9

 

Глава3. Начальные этапы биологической эволюции………………..……….стр.13

Заключение……………………………………………………………………………………….….стр.18

Список литературы………………………………………………………………………..….стр.19

Приложения……………………………………………………………………………….…..….стр.20

 

 

Введение.

В нашей современной суете  мы слишком заняты своими повседневными  делами, но стоит вырваться куда-нибудь в лес, в горы, к реке, оглядеться и сразу в голове возникает  множество вопросов: как это все  появилось, какое место в природе  занимает человек. 

С незапамятных времен происхождение  жизни было загадкой для человечества. С момента своего появления благодаря  труду человек начинает выделяться среди остальных живых существ. Но способность задать себе вопрос "откуда мы?" человек получает сравнительно недавно-7-8 тыс. лет назад, в начале нового каменного века (неолита).

Именно вопросы  возникновения  жизни на Земле я рассматриваю в своём реферате.

 

Глава1.История представлений о возникновении жизни на Земле.

 

В этом вопросе есть две  противоположные точки зрения, одна из которых утверждает возможность  происхождения живого из неживого. Теория абигенеза ,другиая –  теории биогинеза – отрицает самопроизвольное зарождение жизни. Последнее воззрение  при дальнейшем развитии приводит к  выводу, что жизнь на Земле столь  же стара, как и неживая материя.

1.2. Представление  древних и средневековых философов.

В то время господствовавшие представления отличались своей  фантастичностью. Особенно это относится  к такому явлению, как размножение. Философ Энпидокл(Vвек до н.э.) приписывал древним нести яйца. Неудивительно, что даже такой крупный учёный, как Аристотель (IV век до н.э.) , высказывал аналогичные, нелепые с нашей точки зрения, взгляды. Незнание способов размножения многих животных и растений служило, по-видимому, причиной того, что для них считалось возможной способность возникновения из мёртвых останков живых существ или из неорганических веществ. Вшам Аристотель приписывал происхождение ищз мяса, клопам – из соков тела животных, а дождевым червям – из прудов.  

 Только в середине XVII в. тосканский врач Франческо  Реди(1626-1698) предпринимает первые  опыты по самозарождению. В 1668 г. Ондоказал, что белые черви,  которые встречаются в мясе, являются  личинкамимух; если мясо или рыбу  закрыть, пока они свежие, и  предотвратить доступмух, то они,  хотя и сгниют, но не произведут  червей.Сегодня опыты Реди выглядят  наивными, но они представляли  собойпервый прорыв фронта мистических  представлений о формировании  живыхсуществ.

Опыты по самозарождению жизни  проводит и шотландский ученый Д.Нидгем, который закупоривал колбы, наполненные питательным раствором, и подвергал их нагреванию на тлеющих углях. Высокая температура, по его мнению должна была убить все зародыши, которые  могли бы проникнуть в колбу извне. Тем не менее спустя несколько дней в колбах в изобилии появлялись микроорганизмы, что служило для Нидгема неопровержимым доказательством зарождения жизни из неживой материи.

Эти опыты опровергает итальянец Л. Спалланцани (1729-1799) каксовершенно нечисто поставленные. Сам Спалланцани проводит опыты, которыеподтверждают выводы Реди о роли стерильности при подобных экспериментах.

Почти через двести лет  после Реди в 1862 г. великий французскийученый  Луи Пастер (1822-1895) публикует свои наблюдения по проблемепроизвольного  самозарождения.Он доказывает, что  внезапное возникновение микробов в различных видах гниющих настоек или экстрактов не естьвозникновение жизни. Гниение и брожение-это результат жизнедеятельностимикроорганизмов, чьи зародыши внесены извне. Микробы—сложно устроенныеорганизмы и могут производить себе подобные существа, т. е. живоепроисходит от живого. Как ученый, который доверяет только результатамнаучных опытов, Пастер не делает глубоких выводов о происхождении жизни.Однако его исследования окончательно разрушили вековые предрассудки оспонтанном самозарождении. 

  Независимо от этого после опытов Пастера решение проблемыпроисхождения жизни стало чуть ли не невозможным. Приверженцы религии соблегчением вздохнули. Разумеется, сам Пастер никогда не утверждал, что

жизнь не может возникнуть первично. Но большинство его современников

именно так истолковали  его опыты, принимая их за доказательство того,

что жизнь не может возникнуть из неживой материи.

Уже установлено достаточно фактов, которые показывают, чтофизико-химические условия океана не противоречат идее земногопроисхождения жизни. Процентное содержание отдельных металлов одинаковоу бактерий, губок, растений, животных и  в океанской воде.  

 Однако вернемся к  началу XX в. Все большее число  ученых склонно

признать, что проблема возникновения  жизни не может быть решена наукой.

Основания для такого мнения налицо: тысячелетнее господство религиозных

мифов о сотворении мира и наивные представления о  самозарождении

заменяются умозрительными гипотезами и новыми мифами о космическом

посеве. В научной среде  в начале века остро реагировали  на всякую

умозрительную попытку объяснить  мир вокруг нас. Знаменитый английский

физик Резерфорд часто  говорил: «Только бездельник говорит  о Вселенной в

моей лаборатории!» Но человечество не только с помощью поэтов и философов, но и добросовестных ученых стремилось познатьВселенную и жизнь как ее детище.

1.2.Теории вечности жизни

Одной из первых подобных теорий следует признать теорию панспермии, в основной своей форме провозглашённую  немецким учёным Рихтером (1865г.). Согласно Рихтеру жизнь на Земле не возникла из неорганических веществ, а была занесена с других планет.

Согласно представлениям учёных Томсона и Гельмгольца  споры бактерий и других микроорганизмов  могли быть занесены на Землю с  метеоритами. Современные сторонники панспермии полагают, что основная масса органических веществ, являвшихся материалом, из которого возникли живые  существа, доставлена на планету метеоритами.

Лабораторные исследования продемонстрировали устойчивость живых  организмов к неблагоприятным воздействиям. Например, длительное выдерживание спор и семян растений в жидком кислороде  или азоте не влияло на их жизнеспособность.

1.3. Современные  представления о возникновении  жизни на Земле

Вопрос о происхождении  живого, естественно, не может быть разрешён, если не известны основные признаки жизни. Только имея в распоряжении известные  представления о составе, строении и процессах, протекающих в организме, можно попытаться создать представление  об условиях, при которых могла бы возникнуть жизнь на Земле.

К началу XX в. все большее число ученых склонно признать, что проблема возникновения жизни не может быть решена наукой. Основания для такого мнения налицо: тысячелетнее господство религиозных мифов о сотворении мира и наивные представления о самозарождении заменяются гипотезами и новыми мифами о космическом посеве.

Есть нечто символичное  в том, что основы современной  теории происхождения жизни заложены в один прекрасный майский день. 3 мая 1924 г. на собрании Русского ботанического  общества молодой советский ученый А. И. Опарин представил  доклад "О возникновении жизни". Пять лет спустя независимо от Опарина сходные идеи были развиты английским ученым Дж. Холдейном. Общим во взглядах Опарина и Холдейна является попытка объяснить возникновение жизни в результате химической эволюции на первичной Земле. Оба они подчеркивают огромную роль первичного океана как огромной химической лаборатории, в которой образовался "первичный бульон", а кроме того, и роль энзимов - органических молекул, которые многократно ускоряют нормальный ход химических процессов. В дополнение к этому Холдейн впервые высказывает идею, что первичная атмосфера на Земле, вероятно, содержала очень мало или вообще не содержала кислорода.

Идеи Опарина вдохновили многих ученых на новые целенаправленные исследования, результаты которых начинают открывать тайну жизни - эту мучительную  и сладкую загадку для человека.

 

 

Глава2. Предпосылки возникновения жизни на земле.

 

Большинство современных  специалистов убеждены, что возникновение  жизни вусловиях первичной Земли  есть естественный результат эволюции материи. Этоубеждение основано на доказанном единстве химической основы жизни,построенной  из  нескольких  простых и самых  распространенных во Вселеннойатомов.

Исключительное морфологическое  разнообразие жизни (микроорганизмы, растения,животные) осуществляется на достаточно единообразной  биохимической основе:нуклеиновые  кислоты, белки, углеводы, жиры и несколько  более редкихсоединений типа фосфатов.

Основные химические элементы, из которых построена жизнь, —  это углерод,водород, кислород, азот, сера и фосфор. Очевидно, организмы  используют длясвоего строения простейшие и наиболее распространенные во Вселенной  элементы,что обусловлено самой  природой этих элементов. Например, атомы  водорода,углерода, «кислорода и азота  имеют небольшие размеры и  способны образовыватьустойчивые соединения с двух- и трехкратными связями, что  повышает ихреакционную способность. Образование сложных полимеров, без которыхвозникновение и развитие жизни вообще невозможны, связано  со специфическими.

Другие два биогенных  элемента — сера и фосфор — присутствуют в относительномалых количествах, но их роль для жизни особенно важна. Химические свойстваэтих элементов  также дают возможность образования  кратных химических связей.Сера входит в состав белков, а фосфор — составная  часть нуклеиновых кислот.

Кроме этих шести основных химических элементов в построении организмов вмалых количествах участвуют  натрий, калий, магний, кальций, хлор, а  такжемикроэлементы: железо, марганец, кобальт, медь, цинк и небольшие следыалюминия, бора, ванадия, йода и молибдена; следует  отметить и некоторыеисключительно редкие атомы, которые встречаются случайно и в ничтожныхколичествах.

Следовательно, химическая основа жизни разнообразится еще 15 химическимиэлементами,   которые   вместе с шестью основными биогенными элементамиучаствуют в различных  соотношениях в строении и осуществлении  функций живыхорганизмов. Этот факт особенно показателен в двух отношениях: 1) какдоказательство единства происхождения  жизни и 2) в том, что сама жизнь,являющаяся результатом самоорганизации материи, включила в эволюциюбиологических  макромолекул не только все самые  распространенные элементы, нои все  атомы, которые особенно пригодны для  осуществления жизненных функций(например, фосфор, железо, йод и др.).

Не толькоструктура, обмен  веществ, но даже и механические действия живых организмовзависят от составляющих их молекул. Это, однако, не означает, что  жизнь можетбыть сведена просто к химическим закономерностям.

Жизнь — одно из сложнейших, если не самое сложное явление  природы. Для нееособенно характерны обмен веществ и воспроизведение, а особенности болеевысоких уровней  ее организации обусловлены строением  более низких уровней.

Современная теория происхождения  жизни основана на идее о том, что

биологические молекулы могли  возникнуть в далеком геологическом  прошломнеорганическим путем. Сложную  химическую эволюцию обычно выражают следующейобобщенной схемой: атомы  → простые соединения → простыебиоорганические   соединения → макромолекулы →  организованныесистемы. Начало этой эволюции положено нуклеосинтезом в Солнечной  системе,когда образовались основные элементы, в том числе и биогенные. Начальноесостояние — нуклеосинтез — быстро переходит в процесс  образования химическихсоединений. Этот процесс протекает в условиях первичной Земли с всенарастающей сложностью, обусловленной общекосмическими и конкретнымипланетарными предпосылками.

Первое необходимое условие  имеет общекосмический характер. Оно связано сединой химической основой Вселенной. Жизнь развивается  на этой единой основе,отражающей как  количественные, так и качественные особенности отдельныххимических  элементов. Это допущение приводит к заключению, что на любойпланете во Вселенной, которая похожа на нашу по массе и расположениюотносительно центральной звезды, может возникнуть жизнь. Согласнопредставлениям видного  американского астронома X. Шепли, во Вселенной имеется108 космических  тел, на которых может возникнутьи существовать жизнь.

Главное условие возникновения  жизни имеет планетарную причину  и определяетсямассой планеты. Такое  утверждение, быть может, имеет несколькогеоцентрический и антропоцентрический характер, но жизнь, подобная земной,могла возникнуть и развиться на планете, масса  которой имеет строгоопределенную величину. Если масса планеты больше чем 1/20 массы Солнца, наней начинаются интенсивные ядерные реакции, что  повышает ее температуру, иона светится, как звезда. Таковы планеты Юпитер, Сатурн, Уран и Нептун.

Планеты с малой массой (Меркурий) имеют слабое гравитационное поле и не могутпродолжительное время  удерживать атмосферу, которая необходима для развитияжизни. Здесь интересно  отметить, что по ряду подсчетов  Земля приобрела 80%своей массы  в первые 100 млн. лет своего существования.