Содержание. Стр. I. Введение ................................................................... 3 II. Развитие представлений о пр оисхождении жизни : 1. Концепции возникновения жи зни...................... 3 2. Отличие живого от неживого .............................. 4 III. Возникновение жизни : 1. Вещественная основа жизни ............................... 5 2. Этапы эволюции жизни ....................................... 8 3. Завоевание суши ................................................... 9 4. Эволюция растений .............................................. 9 5. Эволюция животных ............................................10 IV. Заключение........................................ ....................... 10 Список литературы ....................................................... 11 I Введение. Естествознание всегда оказывало значительное воздействие на разв и тие гуманитарных наук. Особенно мощным э то воздействие стало сейчас - в эпоху научно-технической революции. Изуч ение естествознания способств у ет выраб отке ориентиров, установок, ценностей рационализаторского отн о шения к миру, природе, обществу, человеку. Это очен ь важно именно в наше время, когда накатывается новая очередная историче ская волна мифологиз а ции культуры, массо вое сознание реформируется, в нём всё чаще ставятся под сомнение достиже ния, ценности и возможности научного познания мира, когда происходит всп леск интереса к мистицизму, расцвет оккультизма, м а гии, астрологии; когда бегство от материализма к мистике, от науки к мифу стало модой. В этих условиях приобретает особую значимость утверждение идеалов научнорационализаторского отношения к действите льности, на к о торых построена вся наша ци вилизация. Жизнь на Земле чрезвы чайно многообразна. Она представлена яде р ными и доядерными одно- и многоклеточными существами. Богатейший ми р многоклеточных представлен тремя царствами - грибами, растениями и ж и вотными. Одним из наиболее трудных и в то же время интересных в совр е менном естест вознании является вопрос о происхождении жизни. Учёные с е годня не в состоянии воспроизвести процесс возн икновения жизни с такой же точностью, как это было несколько миллиардов лет назад. Вопрос о прои с хождении жизни и нтересен не только сам по себе, но и тесной связью с пр о блемой отличия живого от неживого, а также связью с проблем ой эволюции жизни. II . Развитие представлен ий о происхождении жизни. 1.Концепции возникновения жизни. Происхождение жизни - одна из трёх важнейших мировоззренческих проб лем наряду с проблемами происхождения нашей Вселенной и проблемой прои схождения человека. Попытки понять, как возникла и развивалась жизнь на Земле, были предпр и няты ещё в глубокой древности. Сущ ествует пять концепций возникновения жизни: 1) Креанизм - божественное с отворение живого. 2) Концепция многократного самопроизвольного зарождения жизни из н е живого вещества. 3) Концепция стационарного состояния, в соответствии с которой жизнь существовала всегда. 4) Концепция внеземного про исхождения жизни. 5) Концепция происхождения жизни на Земле в историческом прошлом в результате процессов, подчиняющ ихся физическим и химическим законам. Религиозно-идеа листический подход исходил из того, что во з никновение жизни на Земле не могло осуществиться естественны м, закон о мерным, объективным образ ом. Жизнь является следствием божественного, творческого акта, и потому всем существам свойственна особая, независимая от материального мира, ж изненная сила, которая направляет все процессы жизни. В основе второго, материалистического подхода, лежало пре д ставление о том, что под влиянием естеств енных факторов живое может во з ник нуть из неживого, органическое из неорганического. Несмотря на свою прим итивность, первые исторические формы концепции самозарождения сыграли прогрессивную роль в борьбе с креанизмом. Идея самозарождения получила широкое распространение в средневековье и эпоху Возрождения, когда доп ускалась возможность самозарождения не только простых, но и д о вольно высокоорганизованных существ, даже млекопитающих (например, мышей из тряпок).Невозможность произвольного з арождения жизни была доказана целым рядом опытов. Применение микроскоп а в биологических и с следованиях с пособствовало открытию большого разнообразия одноклето ч ных организмов. На этой основе вновь возроди лись старые идеи произвол ь ного са мозарождения простейших существ. Окончательно версия о самоз а рождении была развенчана Л.Пастером в се редине XIX в. Он показал, что не то лько в запаянном сосуде, но и в незакрытой колбе с S образной горловиной хорошо прокипячён ный бульон остаётся стерильным, потому что через т а кую горловину не могут проникнуть микробы. Так было дока зано, что новый организм в наше время может появиться от другого живого с ущества. Появление жизни на Земле пытались объяснить и занесением её из др угих космических миров. Естествознание XX в. Сделало ша г вперёд в изучении жизни, её проявлений на Земле и за её пределами. Сейчас уже определённо выяснено, что «азбука» живого сравнительно проста. В лю бом существе, живущем на Земле, прису т ствует 20 аминокислот, 5 оснований, 2 углевода и один фосфат. Существов а ние небольшого числа одних и тех ж е молекул во всех живых организмах убеждает нас, что всё живое должно име ть единое происхождение. Отрицание возможности самозарождения жизни в настоящее время не прот и воречит представлениям о принцип иальной возможности развития органич е ской природы и жизни в прошлом из неорганической материи. Не исключается возможность занесения определённых пред посылочных фак торов 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 п ерспективной пятая концепция. 2. Отличие живог о от неживого. В веществ енном плане в состав живого обязательно входят выс о коупорядочные органические соединения : белки и нукле иновые кислоты. В структурном плане живое отличается от неживого клеточ ным строением. В функциональном плане для живых тел характерно воспроиз водство самих себя. Также живые тела отличаются от неживых наличием обме на веществ, способностью к росту и развитию, способностью к движению, раз дражим о стью и т. д. Неотъемлемой час тью живого являетличие воды, солей и т.д. Также и для возникновения жизни н ужны определённые диапазоны темп е ратур, влажности, давления, уровня радиации и время.«В некотором смысле ж ивые системы можно сравнить с хорошо налаженным производством: с одной с тороны, они являются вместилищем многочисленных химических превращени й, с другой - демонстрируют великолепн ую пространственно-временную организацию с весьма неравномерным распр еделением биох и мического материа ла»(2). Ели бы возраст Вселенной был меньше, то жизнь также не могла бы возн икнуть. Возникновение жизни явилось результатом процессов, протекавши х сначала миллиарды лет во Вселенной, а затем ми л лионы 1) Селье Г. От мечты к отк рытию. М., 1987 г., С.32. 2)Пригожин И., Стенгирс И. Порядок из хаоса. М., 1986 г. С.211. лет на Земле. От неорганических соединений к органическим, от органич е ских к биологическим - таковы посл едовательные стадии, по которым ос у ществляется процесс зарождения жизни. « Специфичность жизни, отли чие живых систем от неорганического мира хорошо видны с точки зрения х и мии. В живых системах протекает мн ожество отдельных химических реа к ций ..., многие из которых давно и хорошо изучены. Для живого специфичен опр еделённый порядок этих реакций, их последовательность и объединение в ц елостную систему» (1). В сложном процесс е возникновения жизни на Земле можно выделить н е сколько основных этапов : 1) образование простых орг анических соединений; Происхождение жизни связано с протеканием определённых химических реакций на поверхности первичной планеты. На начальных этапах своей и с тории Земля представляла собой раскалённую планету. Вслед ствие вращения при постепенном снижении температуры в поверхностных с лоях концентр и ровались атомы легк их элементов ( водорода, углерода, азота и т.д.), из кот о рых и состоят тела живых организмов. При дальнейшем охла ждении Земли появились химические соединения: вода, метан, водород и др. Ф изические и химические свойства воды и углерода определили то, что именн о они оказ а лись у колыбели жизни. На Земле основой жизни является углерод, он спос о бен создавать разнообразные, подвижные, низкоэлектропрово дные, нас ы щенные водой, длинные цеп еобразные структуры. Соединения углерода с в о дородом, кислородом, азотом и др. обладают каталитическими, строител ь ными, энергетическими св ойствами. На начальных этапа х сложилась первичная атмосфера Земли, кот о рая носила не окислительный, как сейчас, а восстановительный х арактер. Первичная атмосфера содержала водород, соединения углерода (ме тан) и азота (аммиак). Отсутствие кислорода было вероятно необходимым усл овием возникновения жизни. Лабораторные опыты показывают, что органиче ские вещества легче создаются в восстановительной среде, чем в атмосфер е. Дальнейшее снижение температуры обусловило переход ряда газообразн ых соединений в жидкое и твёрдое состояние, а также образование земной к оры. Когда температура Земли опустилась ниже 100 град. С, произошло сгущени е водяных паров. Длительные ливни привели к образованию бол ь ших водоёмов. В результате активной вулкани ческой деятельности из вну т ренних слоёв Земли на поверхность выносилось много раскалённой массы, в т.ч. кар бидов, которые вступали в химические реакции с растворёнными в воде веще ствами. Так на поверхности молодой планеты Земля в большом к о личестве накапливались простейшие органич еские соединения. А.И.Опарин полагал, что органические вещества могли со здаваться и в океане из более простых соединений. Энергию для этих реакц ий синтеза доставляла солне ч ная р адиация. __________________________________________________________________ 1) Мир вокруг нас. М., 1983 г., с, 101. « Органический синтез осуществлялся в период, предшествовавший образ о ванию Солнечной системы и во время её образования, он имел место уже на том этапе, когда Земля ещё окончатель но не сформировалась» (1). Механизм отбора действовал на самых ранних стадиях зарождения органич е ских веществ - из множества образу ющихся веществ сохранялись устойчивые к дальнейшему усложнению. 2) возникновение сложных ор ганических соединений. Благодаря высокой темп ературе, грозовым разрядам, усиленному ультрофи о летному излучению, относительно простые молекулы орга нических соед и нений при взаимодей ствии с другими веществами усложнялись и образов ы вались углеводы, жиры, аминокислоты, белки, нуклеиновые к ислоты. Во з можность такого синтез а доказана опытами А.М.Бутлерова, который ещё в середине прошлого столет ия получил из формальдегида - углеводы (сахар). А в 1953-1957 г.г. химиками различны х стран в целом ряде экспериментов были синтезированы органические кис лоты, в т.ч аминокислоты, которые являются материалом для образования бе лковых молекул. Эксперименты в этом направлении оказались перспективн ыми, совершенно определённо показали возможность образования белковых молекул в условиях отсутствия жизни. С определённог о этапа в процессе химической эволюции на Земле, активное участие стал п ринимать кислород, с накоплением которого в атмосфере во с становленные соединения стали окисляться. При окислении метана образ о вывали сь метиловый спирт, формальдегид, муравьиная кислота и т.д., кот о рые с дождевой водой попадали в первичный ок еан. Эти вещества вступая в реакции с аммиаком и цианистым водородом, да ли начало аминокислотам. Так воды первичного океана постепенно насыщал ись разнообразными орг а ническими веществами, образуя «первичный бульон». 3) « первичный бульон» и образование коацерватов. После того, ка к углеродистые соединения образовали « первичный бульон», могли уже орг анизоваться биополимеры - белки и нуклеиновые кислоты, о б ладающие свойством самовоспроизводства се бе подобных. В водах перви ч ного оке ана концентрация органических веществ увеличивалась, происход и ло их смешивание, взаимодействие и объед инение в мелкие обособленные структуры раствора. Эти структуры русский учёный А.И.Опарин назвал «к о ацерва тными каплями или коацерватами» (2). Коацерваты имеют достаточно сложную организацию и обладают рядом свойств, которые сближают их с простейшими живыми системами ( способны поглощать из окружающей ср е ды разные вещества и увеличиваться в размер ах, в них могут происходить процессы распада и выделяться продукты распа да). Однако всё это не даёт основания для отнесения их к живым системам, но предпосылки живого уже содержались. 1) Холдейн Дж. Происхож дение предбиологических систем. М., 1966 г., С.167. ся деятельность, активность. « В се живые существа должны или де й ст вовать или погибнуть. Мышь должна находиться в постоянном движении, птиц а летать, рыба плавать и даже растение должно расти».(1). К важным свойствам живы х систем относятся: 1) компактность; 2) способность создавать п орядок из хаотического теплового движения молекул. Чем более сложно уст роено живое вещество, тем более в нём скрытой энергии; 3) обмен с окружающей средо й веществом, энергией, информацией; 4) жизнь качественно прево сходит другие формы существования материи в плане многообразия и сложн ости химических компонентов и динамики протекающих в живом превращени й; 5) в самоорганизации живых систем, схемы реакций просты, а молекулы - сложны; 6) у живых систем есть прошл ое, у неживых его нет; 7) жизнь организма зависит от двух факторов - наследственности, опред е ляемой генетическим аппаратом, и изменчивости, зависящей от ус ловий окружающей среды и реакции на них индивида. Интересно, что сейчас ж изнь не могла бы возникнуть из-за кислородной атмосферы и против о действия других организмов. Раз зародив шись, жизнь находится в процессе постоянной эволюции; 8) способность к избыточно му само производству. III. Возникновение жизни. 1. Вещественная основа жиз ни. В 1924 г. в книге А.И.Опар ина впервые была сформулирована ест е ственнонаучная концепция, согласно которой возникновение жизни - резул ь тат длительной эволюции на Земле: сначала химической, затем биологич е ской. С позиций современной науки жизнь возникла из неживого в ещества в результате эволюции материи, являющейся результатом естеств енных пр о цессов, происходивших во Вселенной. Жизнь - это свойство материи, кот о рое ранее не существовало и появилось в особый момент истории нашей пл а неты Земля. Жизнь возможн а только при определённых физических и хим и ческих условиях: температура, на 2) Опарин А.И. Материя - жи знь - интеллект. М., 1977 г. 2. Этапы эволюци и жизни. Жизнь возникла не то гда, когда образовались очень сложные органич е ские соединения, а тогда, когда начал действовать механизм р едупликации. Начало жизни на Земле - появление нуклеиновых кислот, спосо бных к во с производству белков. На г ранице между коацерватами - сгустками органич е ских веществ -могли выстраиваться молекулы сложных углево дородов, что приводило к образованию примитивной клеточной мембраны, об еспечива ю щей коацерватам стабиль ность. В результате включения в коацерват молек у лы, способной к самовоспроизведению, могла возникнуть к летка, способная к росту. Таким образом, з авершение процесса биогенеза связано с возникновением у более стойких коацерватов способности к самовоспроизведению составных частей, с пер еходом к матричному синтезу белка. Это было величайшим к а чественным скачком в эволюции материи. Одна ко механизм такого перехода пока не ясен. Основная трудность здесь состо ит в том, что для удвоения ну к леинов ых кислот нужны белки, а для создания белков - нуклеиновые кисл о ты. По этому поводу существуют разные гипоте зы, но все они так или иначе не полны. В настоящее время наиболее перспект ивными являются гипотезы, которые опираются на принципы теории самоорг анизации, синергетики. С и нергетик а изменила представление о мире, развитие понимается как процесс станов ления качественно нового, того, что ещё не существовало в природе и предс казать которое невозможно. Как показывает синергетика энергия имела дл я возникновения жизни не меньшее значение, чем вещество. Следующим шагом в организации должно быть образование мембран, которые отделяли смеси органических веществ от окружающей сре ды. С их появлением и получается клетка - «единица жизни», главное структу рное отличие живого от неживого. В проблеме возникновения жизни ещё мног о неопределённого, она ещё далека от своего окончательного ра з решения. Знание условий, которые способство вали возникновению жизни на Земле, позволяют понять почему в наше время невозможно появление живых существ из неорганических систем. В нашу эпо ху отсутствуют условия для синтеза. Теперь живые существа появляются то лько вследствие размножения. Состав клетки: 70% кислорода, 17% углерода, 10% водорода, 3% азота. Си н тез белка осуществляется в цитоплазме клет ки. Почти в каждой из клеток ч е ловек а синтезируется свыше 10000 разных белков. Первичные живые орг а низмы были анаэробными ( жили без кислорода) питались и воспроизвод и лись за сч ёт «органического бульона», возникшего из неорганических систем. С « кис лородной революцией» связан переход от прокариотов (клетки у к о торых нет ядра) к эукариотам ( есть ядро, гд е сосредоточены хромосомы). Прокариоты - это простые, выносливые организ мы, обладающие высокой способностью к быстрому размножению, легко присп осабливающиеся к и з меняющимся усл овиям природной среды. Клетки без ядра напоминают н ы нешние бактерии и сине-зелёные водоросли. Возраст самы х древних орг а низмов около 3 млрд. л ет. У эукариотов ДНК уже со браны в хромосомы, такие клетки появляются примерно 2 млрд. лет тому назад . Такая клетка воспроизводится без каких либо существенных изменений. В неизменной природной среде «дочерние» клетки имеют столько же шансов н а выживание, сколько и « материнская». Дальнейшая эволюция эукариотов была связана с разделением на растител ь ные и животные клетки. Следующим важным этапом развития жизни было возникновение примерно 900 м лн. лет назад полового размножения, слияния ДНК двух индивидов. Это значи тельно повысило видовое разнообразие и резко ускорило эвол ю цию. Значительным шагом в дальнейшем усложн ении организации живых существ было появление многоклеточных организм ов (кишечно-полостные и т.д.). Эволюция многоклеточных шла в направлении со вершенствования сп о собов передви жения, лучшей координации деятельности клеток, соверше н ствование способов дыхания и др. Первые позв оночные, по-видимому, во з никли в мел ководных пресных водоёмах. Это мелкие существа, покрытые чешуёй, которая помогала защищаться от крупных хищников. Эволюция п о звоночных шла в направлении образования че люстных рыбообразных. 3. Завоевание суш и. Важнейшим событием в эволюции форм живого является выход растений и живого из воды и послед ующее образование большого многоо б разия наземных растений и животных. Содержание кислорода в воздух е в ы ше, чем в воде, что предполагало выработку соответствующих приспособл е ний. Растения, переселившиеся на сушу, получали значительные преи мущ е ства: солнечной энергии здесь больше, фотосинтез становится более сове р шенным. Первые наземные растения - псилофиты; они занимали пром еж у точное положение между наземны ми сосудистыми и водорослями. Вслед за растениями из воды на сушу последовали различные виды член и стоногих, первые обитатели суши напоминали по виду совреме нных скорп и онов. 4. Эволюция раст ений. Растительные клетки покрыты жёсткой цел люлозной оболочкой, которая их защищает, но одновременно не даёт им пере мещаться и получать пищу в процессе передвижения. Первый важный результ ат растительной де я тельности - фот осинтез - создание органического вещества из углекислоты и воды при испо льзовании солнечной энергии, улавливаемой хлорофилом. Продукт фотосин теза - кислород в атмосфере. Растительные клетки сове р шенствовались в направлении использования фотосинтеза для накопления питательных веществ. После выхода растений на сушу эволюция была связ а на с уси лением компактности тела, развитием корневой системы, тканей, кл е ток, проводящей системы и т.д. Переход от трахеид к сосудам обеспечивал приспособление к засушливым у словиям. В наземных условиях оказались непригодными для размножения св ободно плавающие половые клетки; здесь для целей размножения форм и руются разносимые ветром споры или се мена. Постепенно происходит ди ф фе ренциация тела на корень, стебель, лист. Дальнейшая эволюция шла по п у ти совершенствования семян. 5. Эволюция животных. Животные клетки и меют эластичные оболочки и потому не теряют способности к передвижению, это им даёт возможность самим искать пищу. Животные клетки эволюциониро вали в направлении совершенствования сп о собов передвижения и способов поглощать и выделять крупные ча стицы ч е рез оболочку. Вышедшие на с ушу рептилии оказались перспективной фо р мой. Возникло множество видов; некоторые рептилии становятся х ищными, другие - растительноядными. В условиях похолодания исключительн ые пр е имущества получают теплокро вные животные - птицы и млекопитающие. От древних хищных происходят копы тные. От некоторых видов насекомоядных обособляется отряд приматов. Нек оторые виды приматов переходят к прямо хождению. Так в биологическом мир е вызревали предпосылки возникнов е ния Человека и мира Культуры. IV . Заключение. Биология XX в. Углубила понимание существенных черт живого, раскрыв молекулярные основы жизни. В основе современной био логической картины мира лежит представление о том,что мир живого - это г рандио з ная Система высоорганизов анных систем. Несомненно, в модели происхождения жизни, будут включаться новые зн а ния, и они будут всё более обоснованны ми. Но чем более качественно новое отличается от старого, тем труднее объ яснить его возникновение. Список литературы : 1. Найдыш В.М. Концепция совр еменного естествознания. «Гардарики»., Москва, 1999 г. 2. Горелов А.А. Концепция сов ременного естествознания. Изд. «Центр», Москва, 1997 г.