Теории возникновения жизни. Работу выполнила : Группа ОС - 106
Введение • Проблема происхождения жизни на Земле и возможности ее существования в других областях Вселенной издавна привлекала внимание как ученых и философов, так и простых людей. За последние годы интерес к этой "вечной проблеме" значительно возрос. • Это обусловлено двумя обстоятельствами: во-первых, значительными успехами в лабораторном моделировании некоторых этапов эволюции материи, приведшей к зарождению жизни, и, во-вторых, стремительным развитием космических исследований, делающих все более реальным непосредственный поиск каких-либо форм жизни на планетах Солнечной системы, а в будущем и за ее пределами.
В разное время и в разных культурах рассматривались следующие идеи: • креационизм (жизнь была создана Творцом); • самопроизвольное зарождение (самозарождение; жизнь возникала неоднократно из неживого вещества); • гипотеза стационарного состояния (жизнь существовала всегда); • гипотеза панспермии (жизнь занесена на Землю с других планет); • биохимические гипотезы (жизнь возникла в земных условиях в ходе процессов, подчиняющихся физическим и химическим законам, т. е. в результате биохимической эволюции). На сегодня биологи признают в качестве научного только последний вариант.
Гипотеза самозарождения • На протяжении тысячелетий люди верили в самопроизвольное зарождение жизни, считая его обычным способом появления живых существ из неживой материи. Полагали, что источником спонтанного зарождения служат либо неорганические соединения, либо гниющие органические остатки (концепция абиогенеза). Эта гипотеза была распространена в Древнем Китае, Вавилоне и Египте в качестве альтернативы креационизму, с которым она сосуществовала. Согласно этой гипотезе, определённые «частицы» вещества содержат некое «активное начало» , которое при подходящих условиях может создать живой организм.
Опыты • Аристотель был прав, считая, что это активное начало содержится в оплодотворенном яйце, но ошибочно полагал, что оно присутствует также в солнечном свете, тине и гниющем мясе. • Известный ученый Ван Гельмонт описал эксперимент, в котором он за три недели якобы создал мышей. Для этого нужны были грязная рубашка, тёмный шкаф и горсть пшеницы. • Франческо Реди подошёл к проблеме возникновения жизни более строго и подверг сомнению теорию спонтанного зарождения. Реди установил, что маленькие белые червячки, появляющиеся на гниющем мясе, — это личинки мух. Проведя ряд экспериментов, он получил данные, подтверждающие мысль о том, что жизнь может возникнуть только из предшествующей жизни (концепция биогенеза).
Креационизм (от англ. creation — создание) • Религиозно-философская концепция, в рамках которой всё многообразие органического мира, человечества, планеты Земля, а также мир в целом, рассматриваются как намеренно созданные неким верховным существом или божеством (божествами). Теория креационизма, отсылая ответ на вопрос о возникновении жизни к религии находится вне поля научных изысканий (так как она неопровержима: научными методами невозможно доказать, как то, что Бог не сотворял жизни, так и то, что Бог её сотворял).
Процесс божественного сотворения мира представляется как имевший место лишь единожды и поэтому недоступный для наблюдения. В связи с этим концепция творения не может быть однозначно ни доказана, ни опровергнута и существует наряду с научными гипотезами происхождения жизни. Вместе с тем буквалистское прочтение религиозных мифов о Творении вынуждает оставлять без объяснения огромное количество наблюдаемых в биологии взаимосвязей и закономерностей. Поэтому среди ученых абсолютное большинство считает, что Книгу Бытия следует воспринимать лишь аллегорически.
Гипотеза стационарного состояния • Согласно этой гипотезе Земля никогда не возникала, а существовала вечно; она всегда была способна поддерживать жизнь, а если и изменялась, то очень мало; виды также существовали всегда. Эту гипотезу называют иногда гипотезой этернизма (от лат. eternus — вечный). Это представление соответствует концепции вечной несотворенной Вселенной, характерной для восточных религий, таких как индуизм и буддизм. В контексте современных астрономических знаний эта гипотеза не рассматривается как научная.
• Однако гипотеза стационарного состояния в корне противоречит данным современной астрономии, которые указывают на конечное время существования любых звёзд и, соответственно, планетных систем вокруг звёзд. По современным оценкам, основанным на учете скоростей радиоактивного распада, возраст Земли, Солнца и Солнечной системы исчисляется ~4, 6 млрд лет. Поэтому эта гипотеза обычно не рассматривается академической наукой. • Теории самозарождения и стационарного состояния представляют собой только исторический или философский интерес, так как результаты научных исследований противоречат выводам этих теорий.
Гипотеза панспермии • Гипотеза о появлении жизни на Земле в результате переноса с других планет неких зародышей жизни получила название панспермии (от греч. pan — весь, всякий и sperma — семя). Эта гипотеза примыкает к гипотезе стационарного состояния. Её приверженцы поддерживают мысль о вечном существовании жизни и выдвигают идею о внеземном ее происхождении. Одним из первых идею о космическом (внеземном) происхождении жизни высказал немецкий ученый Г. Рихтер в 1865 г. Согласно Рихтеру жизнь на Земле не возникла из неорганических веществ, а была занесена с других планет. • Приверженцы этой гипотезы, выдающиеся ученые Г. Гельмгольц, С. Аррениус, Дж. Томсон, П. П. Лазарев и др.
• Современные приверженцы концепции панспермии (в числе которых — лауреат Нобелевской премии английский биофизик Ф. Крик) считают, что жизнь на Землю занесена случайно или преднамеренно космическими пришельцами. Также, что в космическом пространстве, в основном в газовых и пылевых облаках, в большом количестве присутствуют микроорганизмы, где они, по мнению ученых, и образуются. Далее эти микроорганизмы захватываются кометами, которые затем, проходя вблизи планет, «сеют зародыши жизни» . • Против возражения о том, что теория панспермии (в том числе управляемой) не решает вопрос о зарождении жизни, они выдвинули следующий аргумент: на планетах другого неизвестного нам типа вероятность зарождения жизни изначально может быть намного выше, чем на Земле, например, из-за наличия особенных минералов с высокой каталитической активностью.
Биохимическая теория • Первую научную теорию относительно происхождения живых организмов на Земле создал советский биохимик А. И. Опарин (1894– 1980). • По Опарину, процесс, приведший к возникновению жизни на Земле, может быть разделен на три этапа: Ø возникновение органических веществ; Ø образование из более простых органических веществ биополимеров (белков, нуклеиновых кислот, полисахаридов, липидов и др. ); Ø возникновение примитивных самовоспроизводящихся организмов. Теория биохимической эволюции имеет наибольшее количество сторонников среди современных учёных.
А. И. Опарин
Эра Архейская Этапы Возраст возникнове Процессы, происходящие на Земле ния жизни От 2, 6 до I Образование в водах океана из неорганических 3, 5 веществ органических в результате действия млрд. лет ультрафиолетовой радиации, грозовых разрядов и химических реакций II Белки, жиры, углеводы, нуклеиновые кислоты концентрируются — образуют коацерваты, действующие как открытые системы, способные к росту III В результате соединения и взаимодействия коацерватов с нуклеиновыми кислотами образуются живые существа — пробионты (протоклетки), способные к самовоспроизведению IV Прогрессивное усложнение гетеротрофных примитивных организмов, возникновение автотрофного питания и свободного кислорода (предъядерные организмы — бактерии, гетеротрофы и фототрофы и синезеленые)
Этапы Эра Возраст возникнове Процессы, происходящие на Земле ния жизни Протерозой От 0, 5 до Ядерные Появление ядерных автотрофных ская 2, 6 млрд. организмы фотосинтезирующих растений (зеленые водоросли) лет и простейших; обогащение воды кислородом — среда обитания животных Многоклето Прогрессивное усложнение животных и растений. чные Беспозвоночные животные: кишечнополостные, организмы черви, моллюски; различные водоросли Органные Прогрессивное усложнение тела животных организмы (хордовые бесчерепные)
На сегодняшний день: • На сегодняшний день среди биологов преобладает гипотеза РНК-мира, утверждающая, что между химической эволюцией, в которой размножались и конкурировали отдельные молекулы и полноценной жизнью, основанной на модели ДНК—РНК—белок, был промежуточный этап, на котором размножались и конкурировали между собой отдельные молекулы РНК. Уже есть исследования, показывающие, что некоторые молекулы РНК обладают автокаталитическими свойствами и могут обеспечивать самовоспроизведение без участия сложных белковых молекул.
Молекула рибонуклеиновой кислоты (РНК)
Заключение Современная наука еще далека от исчерпывающего объяснения, как конкретно неорганическое вещество достигло высокого уровня организации, характерного для процессов жизнедеятельности. Тем не менее, ясно, что это был многоступенчатый процесс, в ходе которого уровень организации вещества шаг за шагом повышался. Восстановить конкретные механизмы этого ступенчатого усложнения — задача будущих научных исследований. Эти исследования идут по два основным направлениям: • сверху вниз: анализ биообъектов и изучение возможных механизмов образования их отдельных элементов, • снизу вверх: усложнение «химии» — изучение всё более сложных химических соединений.
• Пока добиться полноценного соединения этих двух подходов не удалось. Тем не менее, биоинженеры уже сумели «по чертежам» , то есть, по известному генетическому коду и структуре белковой оболочки собрать из биологических молекул простейший живой организм — вирус. Тем самым доказано, что для создания живого организма из неживой материи не требуется сверхъестественного воздействия. Так что необходимо лишь ответить на вопрос, как этот процесс мог пройти без участия человека, в естественной среде.
Скачать презентацию Теории возникновения жизни Работу выполнила Группа ОС
Teorii_vozniknovenia_zhizni_k_a1.pptx