Современные представления о происхождении жизни

ФГБОУ ВПО Новосибирский  государственный аграрный университет

Биолого-технологический  факультет

Кафедра биологии, биоресурсов  и аквакультуры

 

 

 

             

 

 

Контрольная работа

«Современные представления о происхождении жизни»

 

 

                                                                 Выполнил: студент

                                                                                             группы 2105

                                                                                             Серёдкина Т.Е.

 

                                                                                               Проверил: старший

                                                                                               преподаватель

                                                                                               Шатова Л.А.

 

 

 

 

 

 

                                       Новосибирск 2012

 

Содержание

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

1. Жизнь с биологической точки зрения……………………………….….........4

  1.1 Свойства живого…………………………................................…………….4

  1.2 Необходимые условия  для создания и развития жизни……………………………………………………………..................6

2.Ранние представления……………………………………….………................9

3. Современные теории………………………………………..………………...11 

  3.1 Креационизм………………………………………………..………………11

  3.2 Самозарождение……………………………………………..……..………13

  3.3 Стационарное состояние………………………………..………………....15

  3.4 Панспермия………………………………………….…………………......16

  3.5 РНК Мир………………………………………………………….………...18

Заключение………………………………………………………………..……..21

Библиографический список………….……………………………………….....22

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Введение

Происхождение жизни всегда актуальная тема. Этот вопрос касается каждого из нас. В том числе, если мы – биологи, физики, философы, географы и т.д. Буквально каждая наука в какой-то степени затрагивает данную тему, изучает, исследует и делает выводы. Человек, а особенно ученый, чья работа заключается в изучении своей сферы, всегда стремится понять эти глобальные темы, в том числе и тему «жизнь».

Не смотря на то, что принято  считать данную тему задачей философии, ее необходимо изучать и с точки  зрения фундаментальных и естественных наук. Свою работу я буду вести с точки зрения биологии, с целью изучения и без принятия конкретного решения о верности какой-либо теории. Будут разобраны само понятие «жизнь», основные версии происхождения жизни, с их доказательствами  и опровержениями, условиями ее существования и вариантами развития.

В заключении я постараюсь создать «собственную теорию», основанную на тех положениях других теорий, что  наиболее устойчивы к опровержению и с точки зрения других наук наиболее обоснованы. Данная теория поможет  каждому из нас самостоятельно обдумать и глубже узнать основные версии возникновения  жизни.

 

 

 

 

 

 

 

 

1. Жизнь с биологической точки зрения

Бесспорно, что изучая теории возникновения жизни, в первую очередь необходимо понять, что же такое жизнь, каковы ее признаки и что необходимо для ее появления и дальнейшего развития. Существует множество точек зрения, но мы рассмотрим только одну – биологическую.

Итак, по мнению биологов, жизнь  – это активная форма существования  материи, в некотором смысле высшая по сравнению с её физической и  химической формами существования; совокупность физических и химических процессов, протекающих в клетке, позволяющих осуществлять обмен  веществ и её деление. Более или  менее точно определить понятие  «жизнь» можно только перечислением  качеств, отличающих её от «нежизни».

Есть еще одно определение:  жизнь – это макромолекулярная  открытая система, которой свойственна  иерархическая организация, способность  к самовозобновлению, обмену веществ и тонко регуляторному процессу.

Также под словом «жизнь»  понимают период существования отдельно взятого организма от момента  возникновения до его смерти (онтогенез).[1]

 

1.1 Свойства живого

Как было сказано выше, живое  проще определить, сравнив его  с неживым.

Аристотель относит к  таким свойствам питание, рост. Павлов определяет жизнь, как сложный химический процесс. Опарин – как особую очень  сложную форму движения материи. Энгельс – как способ существования  белковых молекул.

Но в современной биологии основными свойствами живого считаются:

1. Самовозобновление, которое  связано с постоянным обменом  веществ и энергии, и в основе  которого лежит способность хранить  и использовать биологическую информацию в виде уникальных информационных молекул: белков и нуклеиновых кислот.

2. Самовоспроизведение, которое  обеспечивает преемственность между  поколениями биологических систем.

3. Саморегуляция, которая  основана на потоке вещества, энергии и информации

4. Большинство химических  процессов в организме находятся  не в динамичном состоянии.

5. Живые организмы способны  к росту.

6. Обмен веществ – особый  способ взаимодействия живых  организмов со средой.

7. Обмен веществ требует  постоянного притока некоторых  веществ и энергии извне и  выделения некоторых продуктов  диссимиляции во внешнюю среду.  Организм является открытой системой.

8. Раздражимость, заключается в передаче информации от внешней среды к организму; на основе раздражимости осуществляется саморегуляция и гомеостаз.

9. Изменчивость – появление новых признаков в процессе репродукции; основа эволюции.

10. Онтогенез – индивидуальное развитие, реализация индивидуальной программы.

11. Филогенез – историческое развитие, эволюционное развитие осуществляется в результате наследственной изменчивости, естественного отбора и борьбы за существование.

12. Организмы включены в процесс эволюции[2]

 

 

1.2 Необходимые условия  для создания и развития жизни

Каковы же условия внешней  среды обитания, благоприятствующие возникновению, сохранению и развитию жизни?

Экология рассматривает  пять таких условий, совокупность которых  определяет эти возможности :

 

1. Достаточное количество  кислорода и углекислого газа. А. С. Монин отмечает, что с биологической точки зрения критический уровень содержания свободного кислорода в атмосфере, при котором организмы переходят от анаэробного обмена веществ, к энергетически более эффективному окислению при дыхании, составляет около одной сотой от количества кислорода в современной атмосфере. Такое его содержание в атмосфере Земли было достигнуто, вероятно, около 600 млн. лет тому назад. С этого момента в морской среде происходит массовый взрыв биологической продуктивности и разнообразия организмов, однако, их выход на сушу еще долгое время сдерживался отсутствием озонового экрана атмосферы. Формирование последнего состоялось около 400 млн. лет тому назад, при содержании кислорода в приземном слое атмосферы порядка 10% от современного. С появлением озонового экрана резко интенсифицируется освоение континентов лесной растительностью с ее бурным фотосинтезом и в относительно короткий срок, в несколько миллионов лет содержание свободного кислорода достигло современного уровня. Стоит отметить, что в настоящее время всеми растениями мира продуцируется около 100-150 млрд.т. кислорода, примерно в равных долях на суше и в океанических пространствах. Почти весь он расходуется на дыхание животных, окисление органических остатков, вулканических газов и горных пород. Углекислый газ первоначально попадал в атмосферу и гидросферу земли из земных недр, с продуктами дегазации мантии, а затем - с вулканическими газами. Можно представить каталитическую реакцию графита с водой, происходящую при высоких температурах: (3C+H2O ® CH4+2CO; C+H20 ® CO+H2; C+2H2O ® CO2 +H2) или температурную диссоциацию первичных карбонатов CаCO3 ® CаO+CO2. Одновременно, удаление углекислого газа из атмосферы происходило и происходит главным образом за счет образования карбонатного скелета морских организмов и накопления на морском дне карбонатных отложений и органического вещества растений.

 

2. Достаточное количество  жидкой воды, недостаток которой  встречается на земле лишь  в Антарктиде, Гренландии, высокогорьях  и экваториальных пустынях. История  формирования земной гидросферы  также достаточно интересна. В  момент образования нашей планеты  из протопланетного облака все  элементы ее будущей гидросферы, как и атмосферы, находились  в составе твердых веществ:  вода в гидроокислах, азот - в нитридах, кислород в окислах металлов, углерод - в графитах, карбидах  и карбонатах. Возникновение гидросферы  связано уже с последующими  выплавками базальтов, водяного  пара и газов, впервые 0,5-1,5 млрд. лет существования Земли, в  результате прогревания недр  планеты за счет гравитационного  сжатия и распада радиоактивных  изотопов. Подтверждением тому служат  современные вулканические газы, содержащие водяной пар в количествах  не менее 70-80 весовых процентов.  Обнаружение осадочных образований  в древнейших из известных  горных пород Земли свидетельствует  о весьма раннем возрасте ее  гидросферы.

 

3. Определенный интервал  благоприятных температур: не слишком  низких для протекания биохимических  реакций с участием ферментов  и не слишком высоких, не  более 1000 ° С, выше которых  белок свертываются.

 

4. Необходимый минимум  минеральных веществ в почвенном  слое, доступных для освоения  микроорганизмами и растениями.

5. Ограничение солености  среды: при концентрации солей  примерно в 10 раз выше чем  морская вода, а ее соленость  составляет в среднем 35 г/кг, жизнь  в воде исчезает, подземные же  воды лишены жизни при их  минерализации свыше 270 г/л.

Таковы, меняющиеся под влиянием человека, необходимые условия существования  живого вещества Земли.[2]

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2. Ранние представления о происхождении жизни

В течение многих веков  для большинства людей проблемы возникновения живого вообще не существовало. Даже известные ученые допускали  возможность постоянного зарождения живых существ из неживого. Греческий  философ Аристотель, не сомневался в самозарождении лягушек, мышей, не говоря уже о более мелких животных и растениях.

А голландский ученый Ян Баптист Ван-Гельмонт, известный  своими количественными исследованиями питания растений, был автором  рецепта получения мышей из пшеницы  и загрязненного потом белья. Английский философ Френсис Бэкон, основоположник экспериментальной  науки, выступил в своем знаменитом труде «Новый органон» с резкой критикой Аристотеля и его последователей за отвлеченный характер мышления. В то же самое время он пишет  о самозарождении мелких животных в  гниющем субстрате.

Идея самопроизвольного  зарождения живого из неживого не вызывала возражений и у таких выдающихся мыслителей как В. Гарней, Р. Декарт, Г. Галилей, Ж. Б. Ламарк, Г. Гегель.

Перелом в представлениях начался лишь тогда, когда тосканский врач Франческо Реди в 1668 году доказал, что белые черви, развивающиеся  в гниющем мясе, представляют собой  личинки мух.

Сто лет спустя Лазаро Спалланцани  и русский ученый Мартын Тереховский  нанесли первый удар по представлениям о самозарождении микроскопических организмов. Еще через сто лет, в 1862 году, французский ученый Луи  Пастер окончательно опроверг догму  самопроизвольного зарождения, утвердив положение, «все живое из живого».

Ученые, в какой-то мере, пытавшиеся ответить на вопрос о возникновении  жизни, разделились на два лагеря. Представители одного лагеря развивали  идею вечности жизни. Согласно этой идее жизнь на нашей планете никогда  не зарождалась, а была занесена на Землю из глубин космоса, где она существует вечно. Таким образом, проблема возникновения жизни на Земле вообще снималась с повестки дня научного исследования. Представители другого лагеря, основываясь на некоторых фактических экспериментальных данных, пытались создать более или менее правдоподобные представления о возникновении живого из неживого. Наибольшей популярностью пользовались гипотезы Ф. Аллена, Г. Осборна, Э. Пфлюгера. Несмотря на несомненную ценность этих гипотез, все они имели один весьма существенный недостаток – возникновение живого из минеральных элементов трактовалось как внезапный случайный процесс.[3,4]

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3. Современные теории

С точки зрения современного человека многие ранние теории кажутся  очевидно не верными, не смотря на это, некоторые версии либо остались и  по сей день, либо же частично изменились. Кроме того, нельзя исключать, что  через, например, 1000 лет данные теории будут опровергнуты или не приняты.

В современной науке рассматриваются  десятки теорий, доказанных, доказанных частично, не доказанных, у каждой теории есть сторонники и противники. Человек нашего века способен на основе своего образования и предположений выбрать «наиболее подходящую» для него версию происхождению жизни.

 

3.1 Креационизм

Одна из первых теорий, основанная на том, что жизнь и Землю в целом создал Бог, Творец. “В начале сотворил Бог небо и землю. Земля же была безвидна и пуста, и тьма над бездною; и Дух Божий носился над водою...” (Библия, Быт.1;1,2). В биологии креационизм — концепция постоянства видов, рассматривающая многообразие органического мира как результат творения его Богом.