Гипотеза биохимической эволюции

Тема урока:
«Развитие представлений о
возникновении жизни на
Земле. Плюрализм взглядов о
возникновении жизни на
Земле.
Таранова А.В. учитель биологии
«СОШ №1 г. Зеленокумска»
МОУ
Что такое жизнь?
«Жизнь есть способ
существования белковых тел,
существенным моментом
которого является постоянный
обмен веществ с окружающей
их внешней природой, причем
с прекращением этого обмена
веществ прекращается и жизнь,
что приводит к разложению
белка».
Фридрих Энгельс
«Живые тела
существующие на
Земле, представляют
собой открытые,
саморегулирующиеся и
самовоспроизводящиес
я системы, построенные
из биополимеров –
белков и нуклеиновых
кислот».
М. В. Волькенштейн
российский биофизик
«Именно в способности
живого создавать
порядок из теплового
движения молекул
состоит наиболее
глубокое, коренное
отличие живого от
неживого».
В. А. Энгельгард
российский академик
Единственный способ описать жизнь- это перечислить основные
свойства
живых организмов:
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
1)обмен веществ
2) самовоспроизведение
3)наследственность, изменчивость
4)рост, развитие
5)раздражимость
6)саморегуляция
7)дискретность
8)единство химического состава
9)движение
10)особый химический состав(98%приходиться на
кислород, азот, водород, углерод)
Возникновение жизни — один из
интереснейших вопросов биологии,
ответ на который до сих пор не найден.
Наиболее распространенные гипотезы
происхождения жизни на Земле:
Гипотеза креационизма
Гипотеза стационарного состояния жизни
Гипотеза самозарождения
Гипотеза панспермии
Гипотеза биохимической эволюции
Основные гипотезы происхождения
жизни на Земле
Креационизм – (лат.
creatio – создание,
сотворение) – все живые
существа являются
материальным
воплощением идей
Творца. Они
совершенны, отвечают
цели своего
существования и
неизменны во времени.
Одним из сторонников
идей креационизма был
французский анатом и
палеонтолог Жорж
Кювье. Он считал, что
все виды растений и
животных существовали
со времени «сотворения
мира» и созданы Богом
независимо друг от
друга.
Так как процесс божественного сотворения мира, по мнению
сторонников этой гипотезы произошел лишь однажды, вряд ли
может быть когда-нибудь подтверждена или опровергнута.
Гипотеза стационарного состояния
«Жизнь существовала всегда»
Согласно этой теории, Земля никогда не возникала, а
существовала вечно; она всегда была способна
поддерживать жизнь, а если и изменялась, то очень
мало; виды также существовали всегда.
.
9
Гипотеза стационарного состояния
или вечности жизни
«Жизнь на Земле никто не создавал, потому
что она существовала вечно»
Идею стационарного состояния
жизни поддерживал академик
Владимир Иванович
Вернадский, автор учения о
биосфере. Он считал, что жизнь
— такая же вечная основа
Космоса, которыми являются
материя и энергия. «Мы знаем,
и знаем это научно, что
Космос без материи, без
энергии не может
существовать. И достаточно
ли материи и без выявления
жизни — для построения
Космоса, той Вселенной,
которая доступна
человеческому уму?».
Гипотеза самопроизвольного
зарождения жизни
«Живые организмы неоднократно возникали из
неживой материи путем самозарождения»
«Живое может возникать не
только путем спаривания
животных, но и
разложением почвы. Так
же обстоит дело и у
растений: некоторые
развиваются из семян, а
другие как бы
самозарождаются под
действием всей природы,
возникая из
разлагающейся земли или
определённых частей
растений».
Аристотель
Рецепт «изготовления» гомункулуса
«Возьми известную человеческую
жидкость и оставь её гнить сперва в
запечатанной тыкве, потом в
лошадином желудке сорок дней. Она
начнёт жить, двигаться и копошиться,
что легко заметить. То, что получилось,
ещё несколько не похоже на человека,
но прозрачно и без тела. Если же
потом ежедневно, втайне, осторожно
и благоразумно питать его
человеческой кровью и сохранять в
продолжении сорока недель в
постоянной равномерной теплоте в
лошадином желудке, то произойдет
настоящий живой ребенок, имеющий
все члены, как дитя, родившееся от
женщины, но только весьма
маленького роста».
Теофраст Парацельс
Голландский учёный Ян Ван
Гельмонт описал
эксперимент, в котором
он за три недели якобы
создал мышей. Для этого
нужны были грязная
рубашка, тёмный шкаф и
горсть пшеницы.
Активным началом в
процессе зарождения
мыши Гельмонт считал
человеческий пот.
Идеи самозарождения жизни поддерживали немецкий математик и философ Г.
Лейбниц, французский натуралист Ж. Бюффон. Они утверждали, что в живых
организмах существует особая «жизненная сила». По их мнению «жизненная
сила» присутствует всюду. Достаточно лишь «вдохнуть её, и неживое станет
живым».
Опыты, опровергающие гипотезы
самопроизвольного зарождения
жизни
Опыты Франческо Реди
«Убеждённость была бы тщетной, если
бы её нельзя было подтвердить
экспериментом. Поэтому в середине
июля я взял четыре больших сосуда с
широким горлом, поместил в один из
них змею, в другой — немного рыбы, в
третий — угрей из Арно, в
четвёртый — кусок молочной
телятины, плотно закрыл их и
запечатал. Затем я поместил то же
самое в четыре других сосуда,
оставив их открытыми... Вскоре мясо
и рыба в незапечатанных сосудах
зачервивели; можно было видеть, как
мухи свободно залетают в сосуды и
вылетают из них. Но в запечатанных
сосудах я не видел ни одного червяка,
хотя прошло много дней, после того
как в них была положена дохлая
рыба».
Л. Спалланцани (1765 г.) и
М. М. Тереховский (1775
г.) доказали, что если
мясные или овощные
отвары прокипятить и
герметично закрыть,
никаких признаков жизни
в них обнаружить
невозможно.
Ладзаро Спалланцани (1729 —
1799) — известный итальянский
натуралист и физик.
Однако, многие ученые считали,
что в закрытый сосуд не может
проникнуть «жизненная сила»,
необходимая для
самозарождения жизни.
Требовались новые более
достоверные доказательства
Опыт Луи Пастера
Пастер заполнял баллон питательной средой, а шейке
колбы придавал S-образную форму. Кипячением из
баллона выгонялся воздух, который при остывании
жидкости возвращался обратно. Микроорганизмы из
воздуха при этом оседали на изгибе шейки, и жидкость
в баллоне оставалась стерильной неопределённо
долго. Стоило только отрезать шейку колбы, как через
несколько дней в жидкости появлялись бактерии.
Появления их можно было также добиться, наклоняя
баллон и смывая микроорганизмы, осевшие в изгибе
трубки.
В настоящее время гипотезы
самозарождения и
станционарного состояния
представляют собой только
исторический или
философский интерес, так как
результаты научных
исследований противоречат
выводам этих гипотез.
Гипотеза панспермии
Гипотеза панспермии была выдвинута
в 1895 году шведским физиком
Сванте Аррениусом. Так же как и
гипотеза стационарного состояния,
гипотеза панспермии не
предлагает никакого объяснения
первичного происхождения жизни.
Она утверждает, что жизнь была
занесена на Землю из космоса с
других планет.
Наиболее вероятно попадание живых
организмов внеземного
происхождения с метеоритами и
космической пылью. Это
предположение основывается на
данных о высокой устойчивости
некоторых организмов и их спор к
радиации, глубокому вакууму,
низким температурам и другим
воздействиям.
Гипотеза биохимической эволюции
Основоположником гипотезы
биохимической эволюции по праву
считается российский биохимик Александр
Иванович Опарин. В 1924 году он высказал
гипотезу о том, что первые органические
соединения на планете появились в
результате эволюционного процесса из
неорганических веществ.
Джон Бернал
английский биохимик (1947)
Стадии биопоэза:
1.Абиогенное возникновение
биологических мономеров
2.Образование биологических
полимеров.
3.Формирование мембранных структур
и первичных организмов (пробионтов)
Гипотеза биохимической эволюции
«жизнь возникла в результате
процессов, подчиняющихся
химическим и физическим законам»
АБИОГЕНЕЗ - происхождение живого из неживого.
Астрономические исследования показывают,
что как звёзды, так и планетные системы
возникли из газопылевого вещества. Наряду с
металлами и их окислами в нём содержались
водород, аммиак, вода и простейший
углеводород — метан.
Лабораторные эксперименты
В 1861 г. А. М. Бутлеров, нагревая
формальдегид в щелочном растворе
Ca(OH)2, получил смесь сахаров:
n CH2O → (CH2O)n, где n=2-10.
В результате получается большая
смесь сахаров, в которую, в частности,
входит рибоза. Такой синтез сахаров
из молекул формальдегида протекает
в присутствии ионов кальция или
магния при комнатной температуре в
водных растворах. Эта реация
получила название "реакция
Бутлерова", или "формозная реакция".
Лабораторные эксперименты
Опыты С. Миллера по
моделированию
абиогенного синтеза
аминокислот и других
органических
компонентов жизни.
Опыт С.Фокса (1953)»Возможность абиогенного синтеза биополимеров».
Эти «микросферы»- агрегаты, образовавшиеся при добавлении воды к
протеиноидам, полученным при нагревании смеси аминокислот.
Образование коацерватов.
Гипотезы происхождения жизни
сводятся к 2 группам:
• 1)Биогенеза(от греч. биос- жизнь и генезпроисхождение)- происхождение живого от
живого.
• 2)Абиогенеза(от греч. а- не, биос- жизнь,
генез- происхождение)- происхождение
живого от неживого.
Плюрализм
(лат. рluralis- множественный)
• 1. философское учение, утверждающее
(в противоположность монизму), что в
основе бытия лежит множество
независимых начал
• 2. множественность, многообразие чеголибо; например мнений, взглядов
Заключение
Итак существует несколько основных гипотез
происхождения жизни на Земле. Каждая из
них имеет свои сильные и слабые стороны,
но ни одна не даёт точного ответа на вопрос
о происхождении жизни. Наиболее
убедительна гипотеза биохимической
эволюции, но она никогда не будет доказана
до конца.
Определите правильность суждений
•
•
•
•
•
•
•
•
1. Коацерваты- первые живые организмы на Земле.
2.Теория абиогенеза предполагает возможность происхождения живого
только от живого.
3. Л.Пастер своими опытами доказал невозможность самозарождения жизни.
4. Наиболее существенная черта гипотезы А. Опарина- постепенное
усложнение химической структуры и морфологического обмена
предшественников жизни на пути к живым организмам.
5. Коацерваты не способны адсорбировать вещества из окружающего
раствора
6.В настоящее время на Земле невозможно самозарождение живых
организмов.
7. Коацерваты – это пузырьки жидкости, окруженные белковыми пленками.
8. Первые живые организмы на Земле были аэробными гетеротрофами.
Подумай!
1)После работ Ф. Реди, М. Тереховского, Л.
Пастера был сформулирован закон – «Все
живое из живого.» Правомерно ли это
утверждение в настоящее время?
2)Допустим, кто-либо объявил, что ему удалось
создать живой организм из неживых существ.
Каким критериям он должен удовлетворять,
чтобы вы его признали живым?
Подумай!
3) В 1765 году Л. Спаллацани провел эксперимент:
подвергнув мясной отвар кипячению в течение
нескольких часов, он сразу же запечатал его,
после чего снял с огня. Исследовав жидкость
через несколько дней , в большинстве проб
микроорганизмы не обнаружились. Был сделан
вывод: высокая температура уничтожила все
формы живого и , что без них ничто живое уже не
может возникнуть. Почему же в некоторых пробах
микроорганизмы все же появлялись?
Домашнее задание
• 1. закрепить материал лекции;
• 2. повторить тему «Главные направления
эволюции. Ароморфозы»
• 3. подготовить творческую работу по теме
«Развитие жизни на Земле в …(архейскую,
протерозойскую, мезозойскую,
кайнозойскую эры)»
План творческой работы
• 1. продолжительность эры, периоды
• 2. характеристика условий на Земле
(климат, главные геологические события)
• 3. появление и расцвет групп живых
организмов
• 4. представители (многообразие групп)
• 5. ароморфозы в растительном и животном
мире и их значение для эволюции