Современные представления о возникновении жизни на Земле Современные представлени

Министерство образования  и науки Российской Федерации

 

Федеральное государственное  бюджетное образовательное учреждение

высшего профессионального  образования

 

«САРАТОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ  УНИВЕРСИТЕТ

ИМЕНИ Н.Г. ЧЕРНЫШЕВСКОГО»

 

 

Контрольная работа № ____

 

по курсу ______Концепции  современного естествознания______

вариант № _8_

 

Работу выполнил (ф. и. о. студента) _____________________Новиков_Е.Е._____________________________

студент __2__ курса заочного отделения  _________________социологического_________________факультета СГУ

группа № __226__ город _______Пугачев_________)

 

дата сдачи работы в  учебную часть "______"___________ 20__ г.

 

Работу проверил (ф.и.о. преподавателя) _______________Гольдфейн_Марк_Давидович_______________

 

оценка ______________ подпись_______________ дата проверки __________

 

Современные представления о возникновении  жизни на Земле                                                                                                                                                                                                                        Содержание

 Введение

1. Что такое жизнь? Отличие живого от не живого

2.Современные представления о возникновении жизни на Земле

     2.1. Концепции происхождения жизни                          

     2.2.Современные концепции происхождения  жизни

3.Что мы  знаем о возникновении жизни  на Земле

Заключение

 Список использованной литературы

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Введение.

           Современное человечество живет в третьем тысячелетии в условиях бурно развивающегося научно-технического прогресса, в век новейших технологий; и в наше беспокойное время все чаще возникает вопрос — так что же такое жизнь, как появилась она на нашей планете?

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.

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.

1. Что такое жизнь?  Отличие живого от не живого.

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 не живого 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)¹.

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).

«Дискретность и целостность –  два фундаментальных свойства организации  жизни на Земле. Живые объекты  в природе относительно обособлены друг от друга (особи, популяции, виды). Любая особь многоклеточного  животного состоит из клеток, а  любая клетка и одноклеточные  существа – из определенных органелл. Органеллы состоят из дискретных высокомолекулярных органических веществ, которые в свою очередь состоят  из дискретных атомов и элементарных частиц. В то же время сложная  организация немыслима без взаимодействия ее частей и структур – без целостности».²

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, популяций и видов. Эта уникальность проявления дискретности и целостности живого основана на замечательном явлении ковариантной редупликации.

Ковариантная редупликация (самовоспроизведение  с изменениями), осуществляемая на основе матричного принципа (сумма трех первых аксиом), —это, видимо, единственное специфическое для жизни (в известной нам форме ее существования на Земле) свойство. В основе его лежит уникальная способность к самовоспроизведению основных управляющих систем (ДНК, хромосом и генов)».³

«Жизнь – одна из форм существования  материи, закономерно возникающая  при определенных условиях в процессе ее развития».⁴

Итак, что такое живое и чем  оно отличается от не живого. 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».⁵

Кроме того, есть несколько фундаментальных  отличий живого от не живого 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 не живого 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.

Также живые тела отличаются от не живых наличием обмена веществ, способностью к росту и развитию, активной регуляцией своего состава и функций, способностью к движению, раздражимостью, приспособленностью к среде и т. д. Неотъемлемым свойством живого является деятельность, активность. «Все живые существа должны или действовать, или погибнуть. Мышь должна находиться в постоянном движении, птица летать, рыба плавать и даже растение должно расти».⁶

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 структура сохраняется не поврежденной, 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:

«Жизнь – процесс существования  биологических систем (например, клетка, организм растения, животного), основу которых составляет сложные органические вещества и способные самовоспроизводиться, поддерживать свое существование в  результате обмена энергией, веществом  и информацией со средой.»⁷ 
2.Современные представления о возникновении жизни на Земле

 2.1.Концепции происхождения жизни

 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 (4в. 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 века⁸.

 Идея происхождения жизни  по принципу «живое – от  живого».

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.

 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.

  Гипотеза А.И. Опарина.

В 1924 году вышла в свет книга «Происхождение жизни» советского ученого А.И. Опарина. В ней он экспериментально доказал, что органические вещества могут образовываться абиогенным путем при действии электрических зарядов, тепловой энергии, ультрафиолетовых лучей на газовые смеси, содержащие пары воды, аммиака, метана и др. Под влиянием различных факторов природы эволюция углеводородов привела к образованию аминокислот, нуклеотидов и их полимеров. Они, в свою очередь, по мере увеличения концентрации органических веществ в первичном бульоне гидросферы способствовали образованию коллоидных систем, так называемых коацерватов, которые, выделяясь из окружающей среды и имея неодинаковую внутреннюю структуру, по-разному реагировали на внешнюю среду. Превращению углеродистых соединений в химический период эволюции способствовала атмосфера с ее восстановительными свойствами, которая потом стала приобретать окислительные свойства, что свойственно атмосфере и в настоящее время⁹.