Вход

Естественнонаучные модели происхождения и развития жизни

Контрольная работа по биологии
Дата добавления: 24 мая 2004
Язык контрольной: Русский
Word, rtf, 209 кб
Контрольную можно скачать бесплатно
Скачать
Не подходит данная работа?
Вы можете заказать написание любой учебной работы на любую тему.
Заказать новую работу
Содержание. Стр. I. Введение ................................................................... 3 II. Развитие пред ставлений о происхождении жизни : 1. Концепции воз никновения жизни ...................... 3 2. Отличие живог о от неживого .............................. 4 III. Возникновение жизни : 1. Вещественная основа жизни ............................... 5 2. Этапы эволюци и жизни ....................................... 8 3. Завоевание су ши ................................................... 9 4. Эволюция раст ений .............................................. 9 5. Эволюция живо тных ............................................10 IV. Заключение ........................................ ....................... 10 Список ратуры ....................................................... 11 I Введение. Естествознание всегда оказывало значите льное воздействие на разв и тие гумани тарных наук . Осо бенно мощным это воздействие стало сейчас - в эпоху научно-технической революции . Изучение естествознания способств у ет выработке ориентиров , установок , ценностей рационализаторского отн о шения к миру , природе , обществу , человеку . Это очень в ажно именно в наше время , когда накатывается но вая очередная историческая волна мифологиз а ции культуры , мас совое сознание реформируется , в нём всё ча ще ставятся под сомнение достижения , ценности и возможности научного познания мира , ког да происходит всплес к интереса к мист ицизму , расцвет оккультизма , м а гии , астрологии ; когда бегство от материализма к мистике , от науки к мифу стало модой . В этих условиях приоб ретает особую значимость утверждение идеалов научнорационализаторского отношения к действительнос ти, на к о торых построена вся наша цивилизация . Жизнь на Земле чрезвычайно многообразна . Она предст авлена яде р ными и доядерными одно - и многоклеточными суще ствами . Богатейший мир многоклеточных представлен тремя царствами - грибами , растения ми и ж и вотными . О дним из наиболее трудных и в то же время интересных в совр е менном естествознании является во прос о происхождении жизни . Учёные с е годня не в состо янии воспроизвести процесс возникновения жизни с такой же точностью , как это было несколько ми ллиардов лет назад . Вопрос о прои с хождени и жизни интересен не только сам по се бе , но и тесной связью с пр о блемой отличия живог о от неживого , а также связью с пробле мой эволюции жизни . II . Развитие представлений о происхожде нии 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 развива лась жизнь на Земле , были предпр и няты ещё в г лубокой древности . Существует пять концепций возникновения жизни : 1) Креанизм - б ожественное сотворение живого. 2) Концепция м ногократного самопроизвольного зарожде ния жи зни из н е живого вещества. 3) Концепция с тационарного состояния , в соответствии с кото рой жизнь существовала всегда. 4) Концепция в неземного происхождения жизни. 5) Концепция п роисхождения жизни на Земле в историческом прошлом в результате пр оцессов , подчиня ющихся физическим и химическим законам. Рели гиозно-идеалистический подход исходил из того , что во з никн овение жизни на Земле не могло осуществит ься естественным , закон о мерным , объективным образом . Жизнь является след ствием божественного , творческ ого акта , и потому всем существам свойстве нна особая , независимая от материального мира , жизненная сила , которая направляет все п роцессы жизни. В основе второго , материалистического подхода , лежало пре д ставление о том , что под влия нием естественных факторов живое может во з никнуть из неживого , органическое из неорганического . Несм отря на свою примитивность , первые историческ ие формы концепции самозарождения сыграли про грессивную роль в борьбе с креанизмо м . Идея самозарождения получила широкое распро странение в средневековье и эпоху Возрождения , когда допускалась возможность самозарождения не только простых , но и д о вольно высокоорганизованных существ , даже млекопитающих (например , мышей из тряпок ).Невозмож ность произвольного зарождения жизни была доказана целым рядом опытов . Применение микроскопа в биологических и с следован иях способствовало открытию большого разнообрази я одноклето ч ных организмов . На этой основе вновь возродились старые идеи произвол ь ного са мозар ождения простейших существ . Окончательно версия о самоз а р ождении 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 остаётс я стерильным , потому что через т а кую горловину не могут проникнуть микробы . Так было д оказано , что новый организм в наше время может появиться от другого живого сущест ва. Появление жизни на Земле пытались объяснить и занесением её из других косми ческих миров. Естествознание XX в . Сделало шаг вперёд в изу чении жизни , её проявлений на Земле и за её пределами . Сейчас уже определённо вы яснено , что «азбука» живого сравнительно прос та . В любом существе , живущем на Земле , прису т ствует 20 аминокислот , 5 о снований , 2 углевода и оди н фосфат . Существов а ние небольшого числа одних и те х же молекул во всех живых организмах убеждает нас , что всё живое должно имет ь единое происхождение. Отрицание возможности самозарождения жизни в настоящее время не прот и воречит п редставления м о принципиальной возможности развития орган ич е ской при роды и жизни в прошлом из неорганической материи. Не исключается возможность занесения опре делённых пред посылочных факторов жизни на Земле из Космоса . Однако в изученной по ка человеком ча сти Вселенной , только н а Земле они привели к формированию и расцвету жизни. К концу XX в . Осталась наиболее перспективной пятая концепция. 2. От личие живого от неживого. В вещественном плане в состав живого обязательно вх одят выс о коупорядочные органические соеди нения : белки и нуклеиновые кислоты . В стру ктурном плане живое отличается от неживого клеточным строением . В функциональном плане для живых тел характерно воспроизводство с амих себя . Также живые тела отличаются от н еживых наличием обмена веществ , спос обностью к росту и развитию , способностью к движению , раздражим о стью и т . д . Неотъемлемой част ью живого являетличие воды , солей и т.д . Также и для возникновения жизни нужны определённые диапазоны темп е ратур , влажности , д авления , уровня радиации и время.«В некотором смы сле живые системы можно сравнить с хорошо налаженным производством : с одной стороны , они являются вместилищем многочисленных химиче ских превращений , с другой - демонстрируют великолепную пространст венно-врем енную организацию с весьма нера вномерным распределением биох и мического материала» (2). Ели бы возраст Вселенной был меньше , то жизнь также не могла бы возникнуть . Возникновение жизни явилось результатом процессов , протека вших сначала миллиарды лет во Всел енн ой , а затем ми л лионы 1) Селье Г . От мечты к открытию . М ., 1987 г ., С .32. 2)Пригожин И ., Стенгирс И . Порядок из хаоса . М ., 1986 г . С .211. лет на Земле . От неорганических сое динений к органическим , от органич е ских к биологиче ским - таковы последовате льные стадии , по которым ос у ществляется процесс зарождения жизни . « Специфичность жизни , отличие живых систем о т неорганического мира хорошо видны с точ ки зрения х и мии . В живых системах протекает множес тво отдельных химических реа к ций ..., многие из которы х давно и хорошо изучены . Для живо го специфичен определённый порядок этих реакц ий , их последовательность и объединение в целостную систему» (1). В сложном процессе возникновения жизни на Земле можно выделить н е сколько основных этапов : 1) образова ние простых органических соединений ; Происхожден ие жизни связано с протеканием определённых химических реакций на поверхности первичной планеты . На начальных этапах своей и с тории Земля представляла собой раскалённую планету . Вследст вие вращения при постеп енном снижении температуры в поверхностных слоях концентр и ровались атомы легких элементов ( водорода , углерода , азота и т.д .), из кот о рых и состоят тела живых органи змов . При дальнейшем охлаждении Земли появили сь химические соединения : вода , метан , водород и др . Физические и химические свойс тва воды и углерода определили то , что именно они оказ а лись у колыбели жизни . На Земле основой жизни является углерод , он спос о бен создава ть разнообразные , подвижные , низкоэлектропроводные , нас ы щенные водой , длинные цепе образные структуры . С оединения углерода с в о дородом , кислородом , азотом и д р . обладают каталитическими , строител ь ными , энергетическим и свойствами . На начальных этапах сложилась первичная атмосфера Земли , кот о рая носи ла не окислительный , как сейчас , а восстановительный характер . Первичн ая атмосфера содержала водород , соединения уг лерода (метан ) и азота (аммиак ). Отсутствие к ислорода было вероятно необходимым условием в озникновения жизни . Лабораторные опыты показывают, что органические вещества легче создаются в восстановительной среде , чем в атмосфере . Дальнейшее снижение температуры обу словило переход ряда газообразных соединений в жидкое и твёрдое состояние , а также образование земной коры. Когда темп ература Земли опустил ась ниже 100 град . С , произошло сгущение водя ных паров . Длительные ливни привели к обра зованию бол ь ших водоёмов . В результате активной ву лканической деятельности из вну т ренних слоёв Земли на поверхность выносилось много раскалённой мас сы , в т.ч . карбидов , которые вступали в химические реакции с растворёнными в воде веществами . Так на поверхности молодой планеты Земля в большом к о личестве накапливались пр остейшие органические соединения . А.И.Опарин полага л , что органические вещества могл и соз даваться и в океане из более простых соединений . Энергию для этих реакций синтеза доставляла солне ч ная радиация . __________________________________________________________________ 1) Мир вокруг нас . М ., 1983 г ., с , 101. « Органический синтез осущес твлялся в период , предшествовавший образ о ванию Солнечной системы и во время её образования , он имел место уже на том этапе , когда Зем ля ещё окончательно не сформировалась» (1). Механизм отбора действовал на самых р анних стадиях зарождения органич е ских вещ еств - из множества образующихся веществ сохранялись у стойчивые к дальнейшему усложнению. 2) возникновение сложных органических соединений. Благодаря высокой температуре , грозовым разрядам , усиленн ому ультрофи о летному излучению , относительно простые м о лекулы органических соед и нений при взаимодействии с другими веществами усложнялись и образ ов ы вались у глеводы , жиры , аминокислоты , белки , нуклеиновые кислоты . Во з можность такого синтеза доказана опытами А.М.Б утлерова , который ещё в середине прошлого столети я получил из формальдегида - углево ды (сахар ). А в 1953-1957 г.г . химиками различных стран в целом ряде экспериментов были синтезированы органические кислоты , в т.ч амин окислоты , которые являются материалом для обр азования белковых молекул . Эксперименты в этом направлении оказались перспективными , совершенно определённо показали возможность образования белковых молекул в условиях отсу тствия жизни . С определённого этапа в процессе химической эво люции на Земле , активное участие стал прин имать кислород , с на коплением которого в атмосфере во с становленные соединения стали окислятьс я . При окислении метана образ о вывались метиловый спирт , формальдегид , муравьиная кислота и т.д ., ко т о рые 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 орг а ническими веществам и , образуя «первичный бульон» . 3) « первичн ый бульон» и образование коацерватов. Посл е того , как углеро дистые соединения об разовали « первичный бульон» , могли уже ор ганизоваться биополимеры - белки и нуклеиновые кислоты , о б ладающие свойством самовоспроизводства себе подобных . В водах перви ч ного океана концентрация органических веществ увеличивалась , происхо д и ло их смешивание , взаимодействие и объединение в мелкие обособленные структуры раствора . Э ти структуры русский учёный А.И.Опарин назвал «к о ацерват ными каплями или коацерватами» (2). Коацерваты и меют достаточно сложную организацию и обладаю т рядом свойств , которые сближают их с простейшими живыми системами ( способны по глощать из окружающей ср е ды разные вещества и увели чиваться в размерах , в них могут происходи ть процессы распада и выделяться продукты распада ). Однако всё это не даёт основан ия для отнесени я их к живым систе мам , но предпосылки живого уже содержались . 1) Холдейн Дж . Происхождение предбиологических систем . М ., 1966 г ., С .167. ся деятельность , активность . « Все живые существа должны или де й ствовать или пог ибнуть . Мышь должна находиться в п осто янном движении , птица летать , рыба плавать и даже растение должно расти» .(1). К важным свойствам живых систем относятся : 1) компактность ; 2) способность создавать порядок из хаотического теплового движения молекул . Чем более сложно устроено живо е вещество , тем более в нём скрытой энергии ; 3) обмен с окружающей средой веществом , энергией , информац ией ; 4) жизнь каче ственно превосходит другие формы существования материи в плане многообразия и сложности химических компонентов и динамики протека ющих в живом превращений ; 5) в самоорга низации живых систем , схемы реакций просты , а молекулы - сложны ; 6) у живых систем есть прошлое , у неживых его нет ; 7) жизнь орга низма зависит от двух факторов - наследственно сти , опред е л яемой генетическим ап паратом , и изменчиво сти , зависящей от условий окружающей среды и реакции на них индивида . Интересно , чт о сейчас жизнь не могла бы возникнуть из-за кислородной атмосферы и против о действия других организмов . Раз зародившись , жизнь находится в процессе постоя нной эволюции ; 8) способность к избыточному само производству . III. Возникновение жизни. 1. Вещественная основа жизни. В 1924 г . в книге А.И.Опарина впервые была сформул ирована ест е ственнонаучная концепция , согласно котор ой возникновение жизни - резул ь тат длительной эволюции на Земле : сначала химической , затем биоло гич е ской . С позиций современной науки жизнь возникла из неживого вещества в результате эволюции материи , являющейся результатом естественных пр о цессов , п ро исходивших во Вселенной . Жизнь - это свойство материи , кот о рое ранее не существовало и появилось в особый момент истории нашей п л а неты Земл я . Жизнь возможна только при определённых физических и хим и ческих условиях : температура , на 2) Опарин А.И . Мате рия - жизнь - интеллект . М ., 1977 г. 2. Эт апы эволюции жизни. Жизнь возникла не тогда , когда образовались очень сложные органич е ские соединения , а тогда , когда н ачал действовать механизм редупликации . Нача ло жизни на Земле - появление нуклеиновых кислот , способных к во с производству белков . На границе между коацерватами - сгустками органич е ских веществ -мо гли выстраиваться молекулы сложных углеводородов , что приводило к образованию примитивно й клеточной мембраны , обеспечива ю щей коацерватам стабильно сть . В результате включения в коацерват мо лек у лы , спос обной к самовоспроизведению , могла возникнуть клетка , способная к росту. Таким образом , завершение процесса биогенеза св язано с возникновением у более стойки х коацерватов способности к самовоспроизведению составных частей , с переходом к матричном у синтезу белка . Это было величайшим к а чественным ска чком в эволюции материи . Однако механизм такого перехода пока не ясен . Основ ная трудность здесь состоит в том , что дл я удвоения ну к леиновых кислот нужны белки , а для создания белков - нуклеиновые кисл о ты . По этому поводу существуют разные гипотезы , но все они так или иначе не полны . В настояще е время наиболее перспективными являю тся гипотезы , которые опираются на принципы т еории самоорганизации , синергетики . С и нергетика изменила представление о мире , развитие понимается как процесс становления качественно нового , того , что ещё не существовало в природе и предсказать которое невозм ожно . Как показывает синергетика энергия имела для возникновения жизни не меньшее значение , че м вещество . Следующим шагом в организации долж но быть образование мембран , которые отделяли смеси органичес ких веществ от окружающей среды . С и х появлением и получается клетка - «единица жизни» , главное структурное отличие живого от неживого . В проблеме возникновения жизни ещё много неопределённого , она ещё далека от своего окончательного ра з решения . Знание условий , которые способствовали возни кновению жизни на Земле , позволяют понять почему в н аше время невозможно появление живых существ из неорганических систем . В нашу эпоху отсутствуют условия для синтеза . Теперь жив ые существа появляются только вследствие разм ножения. Состав клетки : 70% кисл орода , 17% углерода , 10% водорода , 3% азота . Си н тез белка осуществляется в цитоп лазме клетки . Почти в каждой из клеток ч е ловека синтезируется свыше 10000 разных белков . Первичные живые орг а низмы были анаэробными ( жили без кисл орода ) питались и воспроизв од и лись за счёт «органического бульона» , возникшего из неоргани ческих систем . С « кислородной революцией» связан переход от прокариотов (клетки у к о торых н ет ядра ) к эукариотам ( есть ядро , где с осредоточены хромосомы ). Прокариоты - это простые , выносливы е организмы , обладающие высокой способностью к быстрому размножению , легко приспосабливающиеся к и з меняющимся условиям природной среды . Клетки без ядра напоминают н ы нешние бактерии и сине-зелёные водоросли . Возраст самых древни х орг а низмо в около 3 млрд . л ет . У эука риотов ДНК уже собраны в хромосомы , такие клетки появляются примерно 2 млрд . лет том у назад . Такая клетка воспроизводится без каких либо существенных изменений . В неизменн ой природной среде «дочерние» клетки имеют столько же шансов на выживани е , ско лько и « материнская» . Дальнейшая эволюция эукариотов была связа на с разделением на растител ь ные и животные клетки. Следующим важным этапом развития жизни было возникновение примерно 900 млн . лет назад полового размножения , слияния ДНК двух и ндивид ов . Это значительно повысило видово е разнообразие и резко ускорило эвол ю цию . Значительным шагом в дальнейшем усложнении организации живых существ было появление многоклеточных организмов (кишечно-полостные и т.д .). Эволюция многоклеточных шла в направлении соверше нствования сп о собов передвижения , лучшей координации де ятельности клеток , соверше н ствование способов дыхания и др . Первые позвоночные , по-видимому , во з никли в мелковод ных пресных водоёмах . Это мелкие существа , покрытые чешуёй , которая помогала защи щат ься от крупных хищников . Эволюция п о звоночных шла в направлении образования челюстных рыбообразных . 3. Зав оевание суши. Важнейши м событием в эволюции форм живого являетс я выход растений и живого из воды и последующее образов ание большого многоо б разия назем ных растений и животных . Содержание кислорода в воздухе в ы ше , чем в воде , что предполагало выработку соответствующих приспособл е ний . Растения , пе реселившиеся на сушу , получали значительные п реимущ е ства : солнечной энергии зде сь больше , фотосин тез становится более сове р шенным . Первые наземные растени я - псилофиты ; они занимали промеж у точное положение между наземными сосудистыми и водорослями. Вслед за растениями из воды на сушу последовали различные виды член и стоногих , первые о битатели су ши напоминали по виду современных скорп и онов . 4. Эво люция растений. Растительные клетки покрыты жёсткой целлюлозно й оболочкой , которая их защищает , но однов ременно не даёт им перемещаться и получат ь пищу в процессе передвижения . Первый важный результат растительной де я тельности - фотосинте з - создание органического вещества из углекис лоты и воды при использовании солнечной э нергии , улавливаемой хлорофилом . Продукт фотосинте за - кислород в атмосфере . Растительные к летки сове р шенствовались в направлении использования фотоси нтеза для накопления питательных веществ . Пос ле выхода растений на сушу эволюция была связ а на с усилением компактности тела , развитием ко рневой системы , тканей , кл е ток , проводящей си стемы и т.д. Переход от трахеид к сосудам обеспечи вал приспособление к засушливым условиям . В наземных условиях оказались непригодными для размножения свободно плавающие половые клетки ; здесь для целей размножения форм и руются разносимые ветром споры или се мена . Постепенно происходит ди ф ференциация тела на корень , стебель , л ист . Дальнейшая эволюция шла по п у ти совершенствовани я семян. 5. Эволюция животных. Животн ые клетки имеют эластичные оболо чки и потому не теряют способности к передвиже нию , это им даёт возможность самим искать пищу . Животные клетки эволюционировали в направлении совершенствования сп о собов передвижения и способов поглощать и выделять крупные частицы ч е рез оболочку . Вышедшие на сушу рептилии оказ ались перспективной фо р мой . Возникло множество видов ; нек оторые рептилии становятся хищными , другие - ра стительноядными . В условиях похолодания исключите льные пр е им ущества получают теплокровные животные - птицы и млекопитающие . От древни х хищных происходят копытные . От некоторых видов насек омоядных обособляется отряд приматов . Некоторые виды приматов переходят к прямо хождению . Так в биологическом мире вызревали предпос ылки возникнов е ния Человека и мира Культуры . IV . Заключение. Биолог ия XX в . Углубила понимание существенных черт живого , раскрыв молекулярные основы жизни . В основе современной биологической картины мира лежит представление о том,что мир живого - это грандио з ная Система высоорганизованных систем. Несомненно , в модели происхождения жизни , будут включаться новые зн а ния , и они будут в сё более обоснованными . Но чем более качес твенно новое отличается от старого , тем тр уднее объяснить его возникновени е . Список литературы : 1. Найдыш В.М . Концепция современного естествознания . «Гардарик и» ., Москва , 1999 г. 2. Горелов А.А . Концепция современного естествознания . Изд . « Центр» , Москва , 1997 г .
© Рефератбанк, 2002 - 2017