Возникновение жизни на земле

МАТИ-РГТУ им. Циолковского

 

ЭКОНОМИЧЕСКИЙ ФАКУЛЬТЕТ

группа 3

Выполнил студент:

Бобцов Д. С.

РЕФЕРАТ на тему:

Возникновение жизни на земле

Преподаватель:__________________

 

 

г.Москва 2000г.

ВОЗНИКНОВЕНИЕ ЖИЗНИ НА ЗЕМЛЕ

Много веков существовало мнение, что живые организмы могут зарождаться непосредственно из неживых веществ. Думали, например что мыши, насекомые и бактерии сами собой, образуются из земли или гниющих нечистот. Однако наука уже давно установила, что грязь и отбросы не рождают сами по себе жизнь. Они только способствуют развитию яичек, отложенных мухами, червями и разнообразными насекомыми. Микроорганизмы также не могут самозарождаться из гниющих пищевых продуктов. В свежие пищевые продукты попадают обычно из воздуха споры микроорганизмов. Споры развиваются в микробы, а они-то и вызывают гниение или брожение. Это открыл еще в середине прошлого века знаменитый французский ученый Л. Пастер.

Каждое живое существо произошло от другого подобного ему организма. А тот в свою очередь произошел от такого же организма. Так длинные цепи поколений поддерживают жизнь на Земле со времени ее возникновения.

Все религии, и в частности христианская, учат, что растения животные и люди при "сотворении мира" были созданы богом примерно такими же, каковы они сейчас. Следовательно, по религиозным представлениям, наша планета была с самого начала заселена одними и теми же видами живых существ.

Утверждение церкви опроверг великий английский ученый Чарлз Дарвин. Он сумел научно доказать, что все современные нам высокоорганизованные существа произошли от организмов, более просто устроенных, путем эволюции, т. е. путем последовательного развития.

Исследование ископаемых остатков, сохранившихся в земной коре от некогда населявших нашу планету живых существ, полностью подтвердило учение Дарвина. Земля не всегда была заселена одними и теми же видами живых существ. Ныне живущие существа возникли в результате последовательного развития сравнительно просто устроенных живых организмов.

Чем древнее ископаемые остатки организмов, тем проще устройство этих организмов. Как же возникли тогда первичные организмы -- родоначальники всего живого на Земле? Перед таким вопросом остановился в раздумье и сам Дарвин.

В конце прошлого века Ф. Энгельс высказал предположение, что подобные примитивные живые существа могли возникнуть только в результате развития безжизненной материи. Однако в то время конкретно представить себе последовательные ступени развития неживой материи в живые организмы ученые еще не могли. Это удалось лишь в XX в., когда было накоплено достаточное количество научных сведений.

ИСТОРИЯ УГЛЕРОДА

Чтобы понять процесс появления жизни, надо прежде всего установить, как образовались на нашей планете углеводороды и возникшие из ник другие простейшие органические вещества.

Сложные органические вещества, без которых невозможна жизнь, образовались из простейших соединений углерода и водорода. Наиболее характерное для жизни явление -- обмен веществ -- протекает только на основе превращения органических соединений.

В начале нашего века многие естествоиспытатели отрицали возможность образования органических веществ из неживой материи. Считалось тогда, что неорганические формы углеродистых соединений (например, углекислый газ воздуха) превращаются в естественных условиях в органические исключительно при посредстве живых существ. Это мнение сложилось потому, что именно так образуется в настоящее время подавляющая масса органических веществ. Зеленые растения поглощают углекислый газ воздуха и создают из него и воды органические вещества, нужные им для жизни и роста. Травоядные животные получают эти вещества, поедая растения, а хищники -- питаясь травоядными животными. Таким образом, весь живой мир использует сейчас органические вещества, образовавшиеся при участии живых существ.

Ученые-астрономы установили, однако, что и на всех небесных телах есть углеводороды. Но ведь на многих из них нет жизни. Значит, углеводороды возникли там независимо от живых организмов. Надо думать, что углеводороды и на нашей планете могли образоваться до появления живых организмов. Геологи находят иногда в основных, глубоко залегающих породах, в трещинах гранитов углеводородные газы и даже следы жидких углеводородов. Эти газы и жидкости могли появиться там вне какой-либо связи с живыми существами.

История образования Земли показывает, что при формировании нашей планеты и в первые периоды ее существования на поверхности земного шара возникали громадные количества простейших органических веществ.   Сейчас в астрономии считается общепринятым, что Земля и другие планеты солнечной системы образовались из гигантского облака газово-пылевой материи. Такая газово-пылевая материя есть в межзвездном пространстве и сейчас. Астрономы научились определять ее состав. В ней обнаружен метан (СН4). Возможно, там имеются и более сложные углеводороды. Когда частички газовопылевого облака объединились в большие планеты (Юпитер, Сатурн), метан и другие газы сохранились в первичной атмосфере формировавшихся планет. Там астрономы обнаруживают эти газы и теперь. А в составе Земли -- она ведь сравнительно небольшая планета -- углерод остался лишь в виде графита и карбидов (соединений углерода с металлами). Из карбидов при их взаимодействии с водой образуются углеводороды, а в состав Земли входила и вода -- в виде гидратов различных горных пород. Следовательно, углеводороды и их простейшие производные неизбежно должны были образоваться на Земле задолго до появления на ней живых существ.

ОТ УГЛЕВОДОРОДОВ К БЕЛКАМ

Возраст Земли определяется наукой различными способами в пределах 5 млрд. лет, жизнь на ней существует более 2 млрд. лет. Таким образом, наибольший период своего существования наша планета была безжизненной. А углеводороды и простейшие органические вещества, возникшие из них, стали появляться на земной поверхности с самого начала ее образования. Они послужили исходным звеном той длинной цепи превращений, которые в конце концов привели к возникновению на земной поверхности, в ее водной оболочке и в атмосфере большого числа разнообразных и иногда очень сложных веществ. В самой природе углеводородов уже заложена возможность таких превращений. Но для того чтобы они происходили, нужен достаточный приток энергии извне. Такая энергия на земной поверхности имелась в нескольких формах: лучистая энергия Солнца, в частности ультрафиолетовый свет, электрические разряды в атмосфере, энергия атомного распада природных радиоактивных веществ.

Возможность возникновения сложных органических соединений в тех условиях, которые были на поверхности Земли в начальные периоды ее существования, можно доказать даже непосредственными лабораторными опытами. Недавно американский исследователь С. Миллер искусственно воспроизвел обстановку первичной атмосферы Земли: он пропускал тихие электрические разряды через смесь метана, водорода, аммиака и паров воды. В результате получились аминокислоты -- основные составные части белковой молекулы. Индийский ученый К. Бахадур в подобном же опыте получил аминокислоты воздействием солнечного света. Этот опыт путем применения ультрафиолетовых лучей значительно уточнили наши ученые в Институте биохимии им. А. Н. Баха Академии наук СССР. Опыты японского ученого Ш. Акабори тоже показали, как в условиях первичных периодов существования Земли из соединения аминокислот - точнее, из их ближайших предшественников -- могли образоваться белковоподобные вещества.

ВОЗНИКНОВЕНИЕ ПЕРВИЧНЫХ ОРГАНИЗМОВ

Когда на Земле возникли такие белковоподобные вещества, начался новый этап в развитии материи -- переход от органических соединений к живым существам. Сначала органические вещества находились в морях и океанах в виде растворов. В них не было какого-либо строения, какой-либо структуры. Но когда растворы белков или других подобных органических соединений смешиваются между собой, из растворов выделяются особые полужидкие,   студенистые образования -- коацерваты. Например, если смешать прозрачные растворы желатина и яичного альбумина, то они замутятся, и под микроскопом в них различимы плавающие в воде маленькие резко очерченные капельки. Это и есть коацерваты. В них концентрируются все находящиеся в растворе белковые вещества.

Хотя коацерватные капельки жидкие, но они обладают определенным внутренним строением. Частицы вещества в них расположены не беспорядочно, как в растворе, а с определенной закономерностью. При   образовании коацерватов возникают зачатки организации, правда, еще очень примитивной и неустойчивой. Для самой капельки эта организация имеет большое значение. Любая коацерватная капелька способна улавливать из раствора, в котором плавает, те или иные вещества. Они химически присоединяются к веществам самой капельки. Таким образом в ней протекает процесс созидания, роста. Но в любой капельке наряду с созиданием наблюдается и распад. Тот или иной из этих процессов, в зависимости от состава и внутреннего строения капельки, идет быстрее и начинает преобладать.

Представим себе, что в каком-нибудь месте первичного океана смешались растворы белково-подобных веществ и образовались коацерватные капельки. Они плавали не в чистой воде, а в растворе разнообразных веществ. Капельки улавливали эти вещества и росли за их счет.

Скорость роста отдельных капелек неодинакова. Она зависит от внутреннего строения каждой из них.

Если в капельке преобладают процессы разложения, то она скоро распадается. Вещества, ее составляющие, переходят в раствор и поглощаются другими капельками. Более или менее длительно будут существовать лишь те капельки, в которых процессы созидания преобладают над процессами распада.

Таким образом, все случайно возникающие, так сказать "неудачные", формы организации сами собой выпадали из процесса дальнейшей эволюции материи.

Каждая отдельная капелька не может расти беспредельно как одна сплошная масса -- она распадается на дочерние капельки. Но каждая капелька в то же время чем-то отлична от своих "сестер" и, отделившись от других, растет и изменяется самостоятельно. В новом поколении все неудачно организованные капельки погибают, разлагаются, а наиболее совершенные участвуют в дальнейшей эволюции материи. Так в процессе возникновения жизни происходил своеобразный естественный отбор коацерватных капелек. Рост коацерватов постепенно ускорялся. Количество организованного вещества на поверхности Земли увеличивалось, усложнялась его организация.

В конечном итоге усовершенствование коацерватов привело к новой форме существования материи -- к возникновению на Земле простейших живых существ.

ДАЛЬНЕЙШЕЕ РАЗВИТИЕ ЖИЗНИ

Строение этих первичных живых организмов было гораздо совершеннее, чем у коацерватных капелек. Но все же оно было несравненно проще даже самых простых из нынешних живых существ. Естественный отбор, начавшийся в коацерватных капельках, продолжался и с появлением жизни. Проходили века, тысячелетия, и строение живых существ все более улучшалось,   приспособлялось к  условиям существования.

Вначале пищей для живых существ были только органические вещества,   возникшие когда-то из первичных углеводородов. Но с течением времени количество таких веществ уменьшилось. В этих условиях первичные живые организмы должны были либо погибнуть, либо выработать в себе способность строить органические вещества из элементов неорганической природы -- из углекислоты и воды. Некоторым живым существам это удалось. В процессе последовательного развития у них появилась способность поглощать энергию солнечного луча, разлагать за счет этой энергии углекислоту и строить в своем теле из ее углерода и воды органические вещества. Так возникли простейшие   растения -- сине-зеленые водоросли.

Остатки сине-зеленых водорослей обнаруживаются в древнейших отложениях земной коры.

Другие живые существа сохранили прежний способ питания, но пищей им стали служить первичные растения. Так возникли в своем первоначальном виде животные.

На заре жизни и растения, и животные были мельчайшими  одноклеточными существами, подобными живущим в наше время бактериям, сине-зеленым водорослям, амебам. Большим событием в истории последовательного развития живой природы стало возникновение многоклеточных организмов, т. е. живых существ, состоящих из многих клеток, объединенных в один организм. Постепенно, но значительно быстрее, чем раньше, живые организмы становились все сложнее и разнообразнее.

 

 

 

 

 

 

ЭВОЛЮЦИОННОЕ УЧЕНИЕ ЧАРЛЗА ДАРВИНА

 

 

ДЕТСТВО, ОТРОЧЕСТВО И ЮНОСТЬ

Чарлз Дарвин родился 12 февраля 1809 г. в небольшом английском городке Шрусбери. Его отец, Роберт Дарвин, был врачом. На высоком берегу реки он построил большой трехэтажный дом. Листва вьющихся растений закрывала часть стен дома, огибая просветы окон (о причудливых движениях этих растений Дарвин впоследствии написал замечательную книгу). С площадки перед домом открывался красивый вид на реку и обширную холмистую равнину. Тихий городок, задумчивая река, живописный пейзаж -- все это наводило на размышления. Чарлз рос мечтательным и спокойным мальчиком.

В школе Чарлза мало интересовали преподаваемые предметы: латинский,  греческий языки, история и география мира. Он предпочитал бродить по полям и лесам и внимательно вглядываться в окружающую природу, сравнивая свои наблюдения с тем, что им было прочитано в книгах по естествознанию. Мальчик с увлечением собирал коллекции раковин, минералов, птичьих яиц. Но он никогда не разорял гнезд. Для коллекции Чарлз брал из гнезда лишь одно яйцо, остальные оставлял на месте.

В старших классах Чарлза привлекала красота доказательств и строгая ясность выводов геометрических теорем. Но особенно в это время его занимали химические опыты, которые он производил вместе со старшим братом Эразмом в лаборатории, устроенной в сарае.