Главная » Бесплатные рефераты » Бесплатные рефераты по концепции современного естествознания »

Концепции появления первой жизни на Земле

Тема: Концепции появления первой жизни на Земле

Раздел: Бесплатные рефераты по концепции современного естествознания

ВВЕДЕНИЕ

Вопрос происхождения жизни всегда имел огромный интерес для всего человеческого рода. Он привлекает к себе пристальное внимание не только ученых разных стран и специальностей, но интересует вообще всех людей мира. На данный момент 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. Вопрос о происхождении жизни сложен в исследовании потому, что когда наука подходит к проблемам развития как создание качественно нового, она оказывается у предела своих возможностей как отрасли культуры, основанной на доказательстве и экспериментальной проверке утверждений.

Изучение современной биологической картины мира невозможно без рассмотрения вопросов о сущности жизни, особенностей живых систем и отличия живого от неживого. При попытке определить сущность жизни на научном уровне возникают значительные трудности, поскольку есть признаки, общие как для живой, так и неживой природы, при этом выделить какой-то существенный и единственный критерий жизни современной науке пока не удалось. Специалисты разных научных отраслей определяют и выделяют признаки и качества живого именно с позиций своих научных представлений, но при этом все они сходятся во мнений, что жизнь представляет особую форму существования материального мира.

Целью данной работы является рассмотрение основных концепции появления первой жизни на Земле.

Жизнь – это форма существования сложных, открытых систем, способных к самоорганизации и самовоспроизведению.

1.Основные концепций происхождения жизни

Тайна появления жизни на Земле с незапамятных времен волнует людей. На протяжении веков менялись взгляды на эту проблему и было предложено большое количество самых разнообразных гипотез и концепций. Некоторые из них получили весьма широкое распространение и доминировали в те или иные периоды развития естествознания. К такова рода концепциям происхождения жизни относят.

теорию стационарного состояния, сторонники которой считают, что Земля никогда не возникала, а пребывала вечно, а вместе с ней – различные виды живого. При этом какие-то из видов при изменении условий окружающей среды вымерли, какие-то переместились в новые биологические ниши, а какие-то резко меняли численность;
, утверждающий, что жизнь создана сверхъестественным существом в результате акта творения;
теорию самопроизвольного зарождения жизни, основывающуюся на идее многократного возникновения жизни из неживого вещества;
теорию панспермии, утверждающую, что жизнь занесена на Землю из космоса;
теорию случайного однократного происхождения жизни.

При всей своей наукообразности идея случайного возникновения жизни по степени доказательности мало отличается от концепции креационизма. Вероятность такого события также чрезвычайно мала. Большинство учёных отказались от такого предположения;

6) теорию биохимической эволюции.

Такое разнообразие взглядов вызвано тем обстоятельством, что точно воспроизвести или экспериментально подтвердить процесс зарождения жизни сегодня невозможно. Названные теории преимущественно опираются на умозрительные представления исследователей как естественно - научного направления, так и придерживающихся теологических взглядов.

2. Основные аргументы концепции происхождения мира:

а) Креационистская концепция

Креационистская (от лат. creatio — сотворение) теория, если изложить ее содержание, не опираясь на те, или иные религиозные догмы, представляет собой основанное на вере религиозное учение о чудесном сотворении мира, в том числе и жизни, Богом из ничего, из пустоты. Наиболее последовательно данное учение представлено в монотеистических религиях — иудаизме, христианстве, исламе. Креационизм утверждает постоянство, неизменность всех видов живых организмов, сотворенных Богом в результате единовременного акта.

Она имеет самую древнюю историю, так как практически во всех политеистических религиях возникновение жизни рассматривается как акт божественного творения, свидетельством чего служит наличие в живых организмах особой силы, которая управляет всеми биологическими процессами. Эти взгляды разделяют многие религиозные учения европейской цивилизации. Процесс божественного сотворения мира и живого недоступен для наблюдения, и божественный замысел недоступен человеческому пониманию.

Интересно был решен в креационизме вопрос о продолжительности акта творения мира. Так, в Библии акт творения, совершается в течение шести дней и изображается следующим образом.

1-й день: Бог создал небо и землю, а также свет и воду, т.е. материал, который стал началом единой Вселенной.

2-й день: Бог создал небо, которое разделило воды верхние и нижние.

3-й день: Бог указал воде место, куда течь, чтобы обнажилась суша. Затем он покрыл сушу травами и деревьями.

4-й день: Бог создал солнце, луну и звезды.

5-й день: Бог создал «пресмыкающихся, душу живую» в воде.

6-й день: Бог создал и «зверей земных по роду их», и человека «по образу Своему, по образу Божию». Библия. Бытие. Гл.1[1]

Таким образом, согласно библейскому тексту, для создания всего живого Богу хватило нескольких дней. Некоторые христианские теологи верят, что это были обычные дни по 24 часа.

Другие богословы относятся к библейским текстам как к аллегориям и считают, что каждый день творения занимал тысячу лет. Но во всех случаях все рассуждения базируются лишь на вере в библейские откровения, сомневаться в истинности которых, в отличие от научных истин, нельзя.

Таким образом, концепция креационизма, по существу, научной не является — ведь она возникла в рамках религиозного мировоззрения. Она утверждает, что жизнь такова, какова она есть, потому что такой ее сотворил бог. Тем самым практически снимается вопрос о научном решении проблемы происхождения жизни, так как все религии требуют принимать это положение на веру, без доказательств. Тем не менее эта концепция продолжала и продолжает пользоваться довольно большой популярностью.

б) Эволюционистская концепция

До середины XX в. многие ученые полагали, что органические соединения могут возникать только в живом организме. Именно поэтому их назвали органическими соединениями в противоположность веществам неживой природы — минералам, которые получили название неорганических соединений. Считалось, что органические вещества возникают только биогенно, а природа неорганических веществ совершенно иная, поэтому возникновение даже простейших организмов из неорганических веществ совершенно невозможно. Однако после того как из обычных химических элементов было синтезировано первое органическое соединение, представление о двух разных сущностях органических и неорганических веществ оказалось несостоятельным. В результате этого открытия возникли органическая химия и биохимия, изучающие химические процессы в живых организмах.

Кроме того, данное научное открытие позволило создать концепцию биохимической эволюции, согласно которой жизнь на Земле возникла в результате физических и химических процессов. В основу этой гипотезы были положены данные о сходстве веществ, входящих в состав растений и животных, о возможности в лабораторных условиях синтезировать органические вещества, составляющие белок.

Академик А.И. Опарин опубликовал в 1924 г. свой труд «Происхождение жизни»[5], где была изложена принципиально новая гипотеза происхождения жизни. Суть гипотезы сводилась к следующему: зарождение жизни на Земле — длительный эволюционный процесс становления живой материи в недрах неживой. И произошло это путем химической эволюции, в результате которой простейшие органические вещества образовались из неорганических под влиянием сильнодействующих физико-химических факторов, и тем самым химическая эволюция постепенно поднялась на качественно новый уровень и перешла в биохимическую эволюцию.

Рассматривая проблему возникновения жизни путем биохимической эволюции, Опарин выделяет три этапа перехода от неживой материи к живой:

синтез исходных органических соединений из неорганических веществ в условиях первичной атмосферы первобытной Земли;

формирование в первичных водоемах Земли из накопившихся органических соединений биополимеров, липидов, углеводородов;

самоорганизация сложных органических соединений, возникновение на их основе и эволюционное совершенствование процессов обмена веществ и воспроизводства органических структур, завершающееся образованием простейшей клетки.

На первом этапе около 4 млрд. лет назад, когда Земля была безжизненной, на ней происходили абиотические синтезы углеродистых соединений и их последующая предбиологическая эволюция. В то время извергалось множество вулканов, выбрасывая огромную массу раскаленной лавы. По мере остывания планеты водяные пары, скопившиеся в атмосфере, конденсировались и обрушивались на Землю ливнями, образуя огромные водные пространства. Поскольку поверхность Земли оставалась все еще горячей, вода испарялась, а затем, охлаждаясь в верхних слоях атмосферы, вновь выпадала на поверхность планеты. Эти процессы длились многие миллионы лет. В водах первичного океана были растворены различные соли, т. е. неорганические молекулы кислоты из поверхностных слоев Земли. Кроме того, туда попадали и непрерывно образующиеся в атмосфере под действием ультрафиолетового излучения, высокой температуры и активной вулканической деятельности органические соединения: сахара, аминокислоты, азотистые основания, органические кислоты и т. п. Их концентрация постоянно увеличивалась, и в конце концов воды океана превратились в «бульон» из белковоподобных веществ — пептидов.

На втором этапе, по мере смягчения условий на Земле, под действием электрических разрядов, тепловой энергии, ультрафиолетовых лучей на химические смеси началось образование сложных органических соединений — биополимеров, нуклеотидов, которые, постепенно усложняясь, превращались в протобионты (до клеточные предки живых организмов). Эти органические соединения также накапливались и концентрировались в гидросфере Земли, еще чаще объединяясь и усложняясь. Итогом эволюции сложных органических веществ стало появление коацерватов, или коацерватных капель.

Коацерваты — это комплексы коллоидных частиц, раствор которых разделяется на слой, богатый коллоидными частицами, и жидкость, почти свободную от них. Коацерваты обладали способностью поглощать из внешней среды различные органические вещества, растворенные в водах первичного океана, что обеспечило возможность первичного обмена веществ со средой. В результате внутреннее строение коацерватов менялось, что вело к их распаду или к накоплению веществ, т. е. к росту и изменению химического состава, повышающего их устойчивость в постоянно меняющихся условиях. Теория биохимической эволюции рассматривает коацерваты как предбиологические системы, представляющие собой группы молекул, окруженные водной оболочкой.

На третьем этапе в массе коацерватных капель происходил естественный отбор наиболее устойчивых из них в данных условиях среды. Процесс отбора шел в течение многих миллионов лет, и в результате сохранилась только малая часть коацерватов, но сохранившиеся капли обладали способностью к первичному метаболизму. Вместе с тем, достигнув определенных размеров, материнская капля могла распадаться на дочерние, которые при распаде теряли особенности своей структуры, т. е. приобретали свойство самовоспроизведения — одного из важнейших признаков жизни. По сути дела, на этой стадии коацерваты превратились в простейшие живые организмы.

Дальнейшая эволюция этих предбиологических структур была возможна только при усложнении обменных и энергетических процессов внутри коацервата. Более прочную изоляцию внутренней среды от внешних воздействий могла обеспечить только мембрана. Вокруг коацерватов, богатых органическими соединениями, возникли слои липидов, отделивших коацерват от окружающей его водной среды. В процессе эволюции липиды преобразовались в наружную мембрану, значительно повысившую жизнеспособность и устойчивость организмов. Появление мембраны предопределило направление дальнейшей химической эволюции по пути все более совершенной саморегуляции — вплоть до возникновения первых клеток.

Несмотря на всю экспериментальную обоснованность и теоретическую убедительность, концепция Опарина имеет как сильные, так и слабые стороны.

Сильной стороной концепции является достаточно точное соответствие ее химической эволюции, согласно которой зарождение жизни есть закономерный результат добиологической эволюции материи. Убедительным аргументом в пользу этой концепции выступает также возможность экспериментальной проверки ее основных положений. Это касается лабораторного воспроизведения не только предполагаемых физико-химических условий первичной Земли, но и коацерватов, имитирующих до клеточного предка и его функциональные особенности.

Слабая сторона концепции — это невозможность объяснить сам момент скачка от сложных органических соединений к живым организмам — ведь ни в одном из поставленных экспериментов получить жизнь так и не удалось. Кроме того, Опарин допускает возможность самовоспроизведения коацерватов при отсутствии молекулярных систем с функциями генетического кода иными словами, без реконструкции эволюции механизма наследственности объяснить процесс скачка от неживого к живому невозможно. Поэтому сегодня считается, что решить эту сложнейшую проблему биологии без привлечения концепции открытых каталитических систем, молекулярной биологии, а также кибернетики не получится.

в) Теория самопроизвольного зарождения жизни

Эта теория также зародилась давно, и долгое время была единственной

альтернативой креационизму. Появилась она в результате повседневных наблюдений над тем, как в мусорных кучах, гниющих отбросах постоянно появляются личинки, черви, мухи. Поскольку о существовании микроорганизмов в далекие времена не было ничего известно, то считалось, что все низшие организмы появляются путем самозарождения. Ученые Средневековья допускали, что, например, рыбы могли зародиться из ила, мыши — из грязи, мухи — из мяса. Этих взглядов придерживались многие известные ученые (Аристотель, Парацельс, Коперник, Галилей, Декарт и др.), благодаря авторитету которых эта теория смогла существовать длительный срок.

Однако начиная с XVII в. стали накапливаться данные против такого понимания происхождения жизни. В1668 г. итальянский естествоиспытатель и врач Франческо Реди провел серию опытов, которыми доказал, что белые черви в гниющем мясе суть не что иное, как личинки мух. В результате своих опытов он сформулировал знаменитый принцип: «Все живое — от живого». Реди стал основоположником концепции биогенеза, утверждающей, что жизнь возникает только из предшествующей жизни.

Опыты Реди были простыми и убедительными. В несколько сосудов он положил кусочки мяса. Часть этих сосудов он оставил открытыми, а часть прикрыл материей, пропускающей воздух. Вскоре в первых сосудах появились личинки мух, а в прикрытых сосудах их не было. Тем самым он доказал невозможность самозарождения червей из гниющего мяса при отсутствии мух.

Несмотря на убедительность опытов Реди, споры вокруг этой теории продолжались вплоть до середины XIX в., когда французкий учёный Ауи Пастер простыми и оригинальными опытами окончательно доказал невозможность самозарождения простых организмов. Опыты Пастера продемонстрировали, что микроорганизмы появляются в органических растворах в силу того, что туда ранее были занесены их зародыши. Если же сосуд с питательной средой стерилизовать (пастеризовать), оградив тем самым от попадания в него микробов, то никакого самозарождения не произойдет. Опыты Пастера подтвердили принцип Реди и показали научную несостоятельность концепции спонтанного самозарождения организмов. Но, опровергнув эту концепцию, Пастер, к сожалению, не предложил никакой новой идеи. Поэтому в середине XIX в. наука не смогла ответить на вопрос, как возникла жизнь на Земле.

Концепция самозарождения жизни, несмотря на свою ошибочность, сыграла позитивную роль в развитии естествознания, поскольку опыты, призванные ее подтвердить, помогли получить богатый эмпирический материал для развивающейся биологической науки.

г) Теория панспермии.

Практически одновременно с опытами Пастера немецкий ученый Георг Рихтер предложил гипотезу о занесении живых существ на Землю из космоса, которая позднее была названа концепцией панспермии (от греч. Pan — весь, sperma — семя). Согласно этой гипотезе, зародыши простых организмов могли попасть в земные условия вместе с метеоритами и космической пылью и затем в ходе эволюции породить все многообразие земной жизни. Иными словами, допускалась возможность возникновения жизни в разное время в разных частях галактики и перенесения ее на Землю тем или иным способом. Основную идею этой концепции разделяли крупнейшие ученые конца XIX в. Кельвин, Гельмгольц, В.И. Вернадский и др., что способствовало ее широкому распространению.

В 1908 г. шведский химик Сванте Аррениус выдвинул схожую гипотезу. Он высказал мысль, что зародыши жизни существуют во Вселенной вечно, движутся в космическом пространстве под влиянием световых лучей и оседая на поверхности планет, в частности Земли, дают там начало жизни.

Довольно большое число сторонников имеет эта концепция и в наши дни. Так, американские астрономы, изучая газовую туманность, отстоящую от Земли на 25 тыс. световых лет, обнаружили в ее спектре следы аминокислот и других органических веществ. В начале 1980-х годов американские исследователи нашли на Антарктиде осколок породы, выбитой когда-то с поверхности Марса крупным метеоритом. В этом камне были обнаружены окаменевшие останки микроорганизмов, похожих на земные бактерии. Это может свидетельствовать, что в прошлом на Марсе существовала примитивная жизнь, может быть она есть там и сегодня.

Тем не менее серьезных аргументов в пользу концепции панспермии нет. Но есть серьезные доводы против нее. Дело в том, что, хотя диапазон условий для возможного существования живых организмов достаточно широк, все же считается, что они (эти организмы) должны погибнуть в космосе под действием ультрафиолетовых и космических лучей.

Были попытки опровергнуть это положение. Так, голландский ученый М. Гринберг считал, что на нашу планету жизнь была занесена кометами. По его мнению, живые клетки зародились в газовых хвостах комет. Поэтому он попытался воспроизвести в лабораторных условиях кометную среду. Для этого Гринберг охладил смесь метана, окиси углерода и воды до температуры 269 °С и подверг ультрафиолетовому облучению. В результате он получил сложные органические соединения. Но опыты Гринберга не изменили мнения большинства ученых А.Ф. Хойл, например, предположил, что микроорганизмы образуются в космическом пространстве, захватываются кометами и рассеиваются атмосфере планет, мимо которых они пролетают. Но предопределенность такого возникновения жизни чрезвычайно мала, а одна только возможность — не самое главное условие для зарождения живою в космосе или на Земле.

Основной недостаток теории панспермии заключается в том, что она не позволяет определить причину и механизм возникновения жизни, поскольку не дает ответа на основной вопрос о возникновении живого, а просто утверждает, что живое возникло не на Земле, а в другом месте, перенося тем самым проблему в космос.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Таким образом, анализируя аргументы основных концепций происхождения жизни, можно сделать вывод о том, что до сих пор нет однозначного ответа на вопрос о возникновении жизни. Существование различных концепций, теорий, идей по этому вопросу доказывают его неопределённость. На данную тему и по сей день в научных кругах ведутся дискуссий. Нельзя также однозначно говорить о том, что одна концепция более правильная, более реальная, чем другая. Сторонники каждой концепции приводят достаточное количество аргументов в свою пользу с одной стороны, и находят достаточное количество недостатков и слабых сторон в других гипотезах – с другой. Может быть, в будущем ученые и придут к единому мнению по вопросу происхождения жизни, но на сегодняшний день, возможно только строить различные предположения по этому поводу.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Берг О. А. Живое в едином мировом процессе. — Пермь, 1993.

2. Вернадский В.Н. Начало и вечность жизни. — М., 1989.

3. Войткевич Г.В. Возникновение жизни на Земле. — Ростов-Дон., 1996.

4. Концепции современного естествознания / Под ред. В.Н. Лавриненко и В.П. Ратникова. — М., 2004.

5. Опарин А.Н. Возникновение жизни на Земле. — М., 1957.

6. Фолсом М.К. Происхождение жизни. — М., 1973.

Внимание!

Если вам нужна помощь в написании работы, то рекомендуем обратиться к профессионалам. Более 70 000 авторов готовы помочь вам прямо сейчас. Бесплатные корректировки и доработки. Узнайте стоимость своей работы

Бесплатная оценка

Размер: 18.75K

Скачано: 268

Скачать бесплатно

01.04.11 в 06:24 Автор:

Понравилось? Нажмите на кнопочку ниже. Вам не сложно, а нам приятно).

Чтобы скачать бесплатно Контрольные работы на максимальной скорости, зарегистрируйтесь или авторизуйтесь на сайте.

Важно! Все представленные Контрольные работы для бесплатного скачивания предназначены для составления плана или основы собственных научных трудов.

Друзья! У вас есть уникальная возможность помочь таким же студентам как и вы! Если наш сайт помог вам найти нужную работу, то вы, безусловно, понимаете как добавленная вами работа может облегчить труд другим.

Добавить работу

Если Контрольная работа, по Вашему мнению, плохого качества, или эту работу Вы уже встречали, сообщите об этом нам.

Добавление отзыва к работе

Добавить отзыв могут только зарегистрированные пользователи.