Естественнонаучные модели происхождения и развития жизни

Министерство высшего  образования

Российской Федерации.

Воронежский государственный  аграрный  университет.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

                                          Реферат

                      по предмету: «Концепция современного  естествознания»

                     на тему: «Естественнонаучные модели происхождения и развития   

                                          жизни».

 

 

 

 

 

 

                                                          

                                                           Студент: Коновалов Н.Г

                                                            Группа Н-1-1

 

 

 

 

                                             2010г.

 

 

 

                                        Содержание.

 

 

                                                                                          Стр.

1. Введение...................................................................   3
2. Развитие представлений о происхождении

     жизни :

1. Концепции возникновения жизни...................... 3
2. Отличие живого от неживого.............................. 4

3. Возникновение жизни :

1. Вещественная основа жизни ............................... 5
2. Этапы эволюции жизни ....................................... 8
3. Завоевание суши ................................................... 9
4. Эволюция растений .............................................. 9
5. Эволюция животных ............................................10

4. Заключение............................................................... 10

Список литературы.......................................................  11

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

                                   I Введение.

              Естествознание всегда оказывало  значительное воздействие на  развитие гуманитарных наук. Особенно мощным это воздействие стало сейчас - в эпоху научно-технической революции. Изучение естествознания способствует выработке ориентиров, установок, ценностей рационализаторского отношения к миру, природе, обществу, человеку. Это очень важно именно в наше время, когда накатывается новая очередная историческая волна мифологизации культуры, массовое сознание реформируется, в нём всё чаще ставятся под сомнение достижения, ценности и возможности научного познания мира, когда происходит всплеск интереса к мистицизму, расцвет оккультизма, магии, астрологии; когда бегство от материализма к мистике, от науки к мифу стало модой. В этих условиях приобретает особую значимость утверждение идеалов научнорационализаторского отношения к действительности, на которых построена вся наша цивилизация.      

            Жизнь на Земле чрезвычайно многообразна. Она представлена ядерными и доядерными одно- и многоклеточными существами. Богатейший мир многоклеточных представлен тремя царствами - грибами, растениями и животными. Одним из наиболее трудных и в то же время интересных в современном естествознании является вопрос о происхождении жизни. Учёные сегодня не в состоянии воспроизвести процесс возникновения жизни с такой же точностью, как это было несколько миллиардов лет назад. Вопрос о происхождении жизни интересен не только сам по себе, но и тесной связью с проблемой отличия живого от неживого, а также связью с проблемой эволюции жизни.                   

 

                    II.    Развитие представлений о происхождении жизни.

                                  1.Концепции возникновения жизни.

            Происхождение жизни - одна из  трёх важнейших мировоззренческих  проблем наряду с проблемами  происхождения нашей Вселенной  и проблемой происхождения человека.

Попытки понять, как возникла и развивалась жизнь на Земле, были предприняты ещё в глубокой древности. Существует пять концепций возникновения жизни:

1. Креанизм - божественное сотворение живого.
2. Концепция многократного самопроизвольного зарождения жизни из неживого вещества.
3. Концепция стационарного состояния, в соответствии с которой жизнь существовала всегда.
4. Концепция внеземного происхождения жизни.
5. Концепция происхождения жизни на Земле в историческом прошлом в результате процессов, подчиняющихся физическим и химическим законам.

                         Религиозно-идеалистический подход  исходил из того, что возникновение жизни на Земле не могло осуществиться естественным, закономерным, объективным образом. Жизнь является следствием божественного, творческого акта, и потому всем существам свойственна особая, независимая от материального мира, жизненная сила, которая направляет все процессы жизни.

                        В основе второго,  материалистического  подхода, лежало представление о том, что под влиянием естественных факторов живое может возникнуть из неживого, органическое из неорганического. Несмотря на свою примитивность, первые исторические формы концепции самозарождения сыграли прогрессивную роль в борьбе с креанизмом. Идея самозарождения получила широкое распространение в средневековье и эпоху Возрождения, когда допускалась возможность самозарождения не только простых, но и довольно высокоорганизованных существ, даже млекопитающих (например, мышей из тряпок).Невозможность произвольного зарождения жизни была доказана целым рядом опытов. Применение микроскопа в биологических исследованиях способствовало открытию большого разнообразия одноклеточных организмов. На этой основе вновь возродились старые идеи произвольного самозарождения простейших существ. Окончательно версия о самозарождении была развенчана Л.Пастером в середине XIX в. Он показал, что не только в запаянном сосуде, но и в незакрытой колбе с S образной горловиной хорошо прокипячённый бульон остаётся стерильным, потому что через такую горловину не могут проникнуть микробы. Так было доказано, что новый организм в наше время может появиться от другого живого существа.

                      Появление жизни на Земле пытались  объяснить и занесением её  из других космических миров.

Естествознание XX в. Сделало шаг вперёд в изучении жизни, её проявлений на Земле и за её пределами. Сейчас уже определённо выяснено, что «азбука» живого сравнительно проста. В любом существе, живущем на Земле, присутствует 20 аминокислот, 5 оснований, 2 углевода и один фосфат. Существование небольшого числа одних и тех же молекул во всех живых организмах убеждает нас, что всё живое должно иметь единое происхождение.

Отрицание возможности самозарождения жизни в настоящее время не противоречит представлениям о принципиальной возможности развития органической природы и жизни в прошлом из неорганической материи.

Не исключается возможность занесения определённых пред посылочных факторов жизни на Земле из Космоса. Однако в изученной пока человеком части Вселенной, только на Земле они привели к формированию и расцвету жизни.

К концу XX в. Осталась наиболее перспективной пятая концепция.

 

                  2. Отличие живого от неживого.

                В вещественном плане в состав  живого обязательно входят высокоупорядочные органические соединения : белки и нуклеиновые кислоты. В структурном плане живое отличается от неживого клеточным строением. В функциональном плане для живых тел характерно воспроизводство самих себя. Также живые тела отличаются от неживых наличием обмена веществ, способностью к росту и развитию, способностью к движению, раздражимостью и т. д. Неотъемлемой частью живого являетличие воды, солей и т.д. Также и для возникновения жизни нужны определённые диапазоны температур, влажности, давления, уровня радиации и время.«В некотором смысле живые системы можно сравнить с хорошо налаженным производством: с одной стороны, они являются вместилищем многочисленных химических превращений, с другой - демонстрируют великолепную пространственно-временную организацию с весьма неравномерным распределением биохимического материала»(2).   Ели бы возраст Вселенной был меньше, то жизнь также не могла бы возникнуть. Возникновение жизни явилось результатом процессов, протекавших сначала миллиарды лет во Вселенной, а затем миллионы

лет на Земле. От неорганических соединений к органическим, от органических к биологическим - таковы последовательные стадии, по которым осуществляется процесс зарождения жизни. « Специфичность жизни, отличие живых систем от неорганического мира хорошо видны с точки зрения химии. В живых системах протекает множество отдельных химических реакций ..., многие из которых давно и хорошо изучены. Для живого специфичен определённый порядок этих реакций, их последовательность и объединение в целостную систему» (1).

      В сложном  процессе возникновения жизни  на Земле можно выделить несколько основных этапов :

1. образование простых  органических соединений;

Происхождение жизни  связано с протеканием определённых химических реакций на поверхности  первичной планеты. На начальных  этапах своей истории Земля представляла собой раскалённую планету. Вследствие вращения при постепенном снижении температуры в поверхностных слоях концентрировались атомы легких элементов ( водорода, углерода, азота и т.д.), из которых и состоят тела живых организмов. При дальнейшем охлаждении Земли появились химические соединения: вода, метан, водород и др. Физические и химические свойства воды и углерода определили то, что именно они оказались у колыбели жизни. На Земле основой жизни является углерод, он способен создавать разнообразные, подвижные, низкоэлектропроводные, насыщенные водой, длинные цепеобразные структуры. Соединения углерода с водородом, кислородом, азотом и др. обладают каталитическими, строительными, энергетическими свойствами.                      

                На  начальных этапах сложилась  первичная атмосфера Земли, которая носила не окислительный, как сейчас, а восстановительный характер. Первичная атмосфера содержала водород, соединения углерода (метан) и азота (аммиак). Отсутствие кислорода было вероятно необходимым условием возникновения жизни. Лабораторные опыты показывают, что органические вещества  легче создаются в восстановительной среде, чем в атмосфере. Дальнейшее   снижение температуры обусловило переход ряда газообразных соединений в жидкое и твёрдое состояние, а также образование земной коры.

             Когда температура Земли опустилась ниже 100 град. С, произошло сгущение водяных паров. Длительные ливни привели к образованию больших водоёмов. В результате активной вулканической деятельности из внутренних слоёв Земли на поверхность выносилось много раскалённой массы, в т.ч. карбидов, которые вступали в химические реакции с растворёнными в воде веществами. Так на поверхности молодой планеты Земля в большом количестве накапливались простейшие органические соединения. А.И.Опарин полагал, что органические вещества могли создаваться и в океане из более простых соединений. Энергию для этих реакций синтеза доставляла солнечная радиация.

 

 

__________________________________________________________________

1) Мир вокруг нас. М., 1983 г., с, 101.

« Органический синтез осуществлялся в период, предшествовавший образованию Солнечной системы и во время её образования, он имел место уже на том этапе, когда Земля ещё окончательно не сформировалась» (1).

Механизм отбора действовал на самых  ранних стадиях зарождения органических веществ - из множества образующихся веществ сохранялись устойчивые к дальнейшему усложнению.

2. возникновение сложных органических соединений.

Благодаря высокой температуре, грозовым разрядам, усиленному ультрофиолетному  излучению, относительно простые молекулы органических соединений при взаимодействии с другими веществами усложнялись и образовывались углеводы, жиры, аминокислоты, белки, нуклеиновые кислоты. Возможность такого синтеза доказана опытами А.М.Бутлерова, который ещё в середине прошлого столетия получил из формальдегида - углеводы (сахар). А в 1953-1957 г.г. химиками различных стран в целом ряде экспериментов были синтезированы органические кислоты, в т.ч аминокислоты, которые являются материалом для образования белковых молекул.  Эксперименты в этом направлении оказались перспективными, совершенно определённо показали возможность образования белковых молекул в условиях отсутствия жизни.

С определённого этапа в процессе химической эволюции на Земле, активное участие стал принимать кислород, с накоплением которого в атмосфере восстановленные соединения стали окисляться. При окислении метана образовывались метиловый спирт, формальдегид, муравьиная кислота и т.д., которые с дождевой водой попадали в первичный океан. Эти  вещества вступая  в реакции с аммиаком  и цианистым водородом, дали начало аминокислотам. Так воды первичного океана постепенно насыщались разнообразными органическими веществами, образуя «первичный бульон».

3. « первичный бульон» и образование коацерватов.

После того, как углеродистые соединения образовали « первичный  бульон», могли уже организоваться биополимеры - белки и нуклеиновые кислоты, обладающие свойством самовоспроизводства себе подобных. В водах первичного океана концентрация органических веществ увеличивалась, происходило их смешивание, взаимодействие и объединение в мелкие обособленные структуры раствора. Эти структуры русский учёный А.И.Опарин назвал «коацерватными каплями или коацерватами» (2). Коацерваты имеют достаточно сложную организацию и обладают рядом свойств, которые сближают их с простейшими живыми системами ( способны поглощать из окружающей среды разные вещества и увеличиваться в размерах, в них могут происходить процессы распада и выделяться продукты распада). Однако всё это не даёт основания для отнесения их к живым системам, но  предпосылки живого уже содержались.

1) Холдейн Дж. Происхождение  предбиологических систем. М., 1966 г., С.167. ся 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».(1).