Реферат

Реферат на тему Происхождение жизни на Земле

Работа добавлена на сайт bukvasha.net: 2014-07-31

Поможем написать учебную работу

Если у вас возникли сложности с курсовой, контрольной, дипломной, рефератом, отчетом по практике, научно-исследовательской и любой другой работой - мы готовы помочь.

Предоплата всего

от 25%

Подписываем

договор

Выберите тип работы:

Скидка 25% при заказе до 22.11.2024


СОДЕРЖАНИЕ:
Введение…………………………………………………………………………..3
1. Основные подходы к проблеме происхождения жизни. Гипотеза А.И. Опарина о коацерватной стадии в процессе возникновения жизни…………5
2.  Этапы химической и предбиологической эволюции на пути к жизни…8
3.   Новая гипотеза об особой роли малых молекул в первичном
 зарождении  белково-нуклеиновых систем…………………………………...10
Заключение……………………………………………………………………….11
Литература…………………………………………………………………….…13
Приложение………………………………………………………………………14

ВВЕДЕНИЕ:
Чтобы создать полную теорию эволюции, надо в первую оче­редь определить ее отправную точку.
На сегодня есть ряд кон­цепций зарождения жизни на Земле: от божественного проис­хождения, зарождение через эволюцию неживого вещества до информации в гене Вселенной, которая реализуется в уникальных условиях: сочетание антропоцентристского принципа и вне­шних условий космического объекта Вселенной.
Для того что­бы установить начало жизни, нужно определить границу, отде­ляющую живое от неживого, и есть ли она? К сожалению, од­нозначно дать определение живому не удается, но принципи­альные отличительные характеристики указать можно.
Считается, что первые убедительные научные факты пред­ставил Л. Пастер в 1860 г., проведя пастеризацию мяса. Однако из его опытов не следует, что жизнь не может зарождаться из неживого, так как нет сведений о длительности такого процес­са. Им были созданы закритические условия для ее существо­вания и зарождения, то есть Среда была умерщвлена и изоли­рована.
Суть опыта Пастера, основателя микробиологии заключает­ся в том, что он прокипятил мясной бульон и герметично зак­рыл его. Будучи специалистом по кристаллографии, он отме­тил, что вещества небиологического происхождения имеют сим­метричную структуру, а микроорганизмы — асимметричную. Но и это не убедительно, ибо и у кристалла можно нарушить симметрию, но он не оживет и не разрушится, а живое может быть симметричным.
Приверженцами гена Вселенной, несущего информацию о жизни, были Аррениус, лорд У. Кельвин (1824-1907), Г. Гельмгольц, С. Либих, К. А. Тимирязев (1843-1905) и др. И если колебательно-волновое и вращательное движения наибо­лее характерны для Природы, то "дыхание" Вселенной (расши­рение — сжатие) должно восприниматься естественно, и ее ген должен нести зачатки жизни. Иначе нарушается вся логика раз­вития Природы.
Кроме логики и философии, существуют и физические пред­посылки, объясняющие зарождение жизни. В 1975 г. обнару­жены в лунном грунте и в метеоритах составляющие аминокис­лот. Правда и эти части Вселенной могли быть порождены Зем­лей.
В 1999 г. жизнь обнаружена на расстояниях до 11 км в верх­них слоях атмосферы и на таких же глубинах в гидросфере и земной коры.
Для создания углеводородов нужны существенные затраты энергии. И жизнь при соответствующих внешних условиях мо­жет возникнуть из неживой материи скачком при появлении не­обходимой энергии (Менделеев, Опарин, Джине и др.) — от сложных органических веществ перейти к простым живым организмам. Лауреат Нобелевской премии американский генетик -Г. Миллер заявил, что жизнь возникла в форме гена — элемен­та наследственксстх — путем случайного сочетания атомных-групп и молекул.
Российский академик А. И. Опарин (1894-1980)в 1936 г. дал описание коллоидной фазы развития жизни и возникновения способности к фотосинтезу у предшественников растительных организмов. Коацерваты уже могут увеличиваться в размерах, делиться на части и подвергаться химическим изменениям на границе, которые носят зачатки метаболизма, а переход к живо­му происходит, когда на смену "соревнованию в скорости роста приходит борьба за существование". С ним созвучен и Д. С. Холдейн (1860-1936), а сама гипотеза носит название Холдейна -Опарина.
В 60-е-70гг.ХХ столетия опыты и расчеты Г.С. Юри, Б. С. Со­колова, X. Оро, К. Миллера, К. Сагана показали, что солнечное излучение способно обеспечить ход мощных процессов синте­за и неорганического фотосинтеза, что могло привести к "вы­живанию" более сложных молекул вместо простых.  Итак, тео­рия Опарина получила признание, но переход от сложных орга­нических веществ к простым живым организмам остается тай­ной.
Наиболее лаконичное и нетрадиционное для биологов-нату­ралистов определение жизни дал физик Ф. Типлер (амер.): жизнь — это закодированная информация, которая сохраняет­ся естественным отбором, не привязанная к нуклеиновым кис­лотам обязательным образом. То есть к белково-нуклеиновой основе жизни можно прийти только через какой-то или какие-то промежуточные переходные этапы. Прямой синтез, возмож­но, и не реализуем.
Другой подход: обнаружение в метеоритах органических ве­ществ позволило предположить, что жизнь была занесена на Землю из космоса. Как могли на Земле в ходе химической эво­люции сложиться из неживого вещества такие высокоупорядоченные системы обмена веществ и воспроизведения? Появление  и эволюция человека неразрывно связывают биологию с философией, как биологическая эволюция привела к появле­нию разума, ведь принципиальных различий в строении мозга человека и шимпанзе нет?
Выяснилось, что простейшей структурной единицей мозга служит не отдельная нервная клетка, а их ансамбль со сложны­ми, но фиксированными взаимосвязями. Эволюция мозга, его усложнение идет за счет роста организованности, упорядоченности
Переход от приматов к человеку связан с переходом от био­логических регуляторов внутри сообщества к регуляторам со­циальным. Этого требовала организация трудового процесса.
Строение ансамблей нервных клеток, их связи в мозге про­граммируются генетическим аппаратом. Развитость речевых и двигательно-трудовых структурных ансамблей мозга человека наследуется от родителей.  Но наследуются не речь и не трудо­вые навыки, а лишь потенциальная возможность их последую­щего приобретения.

1. Основные подходы к проблеме происхождения жизни. Гипотеза А.И. Опарина о коацерватной стадии в процессе возникновения жизни.
Вначале в науке вообще не существовало проблемы возник­новения жизни. Допускалась возможность постоянного зарождения живого из неживого.
Великий Аристотель (IV в. до н.э.) не сомневался в самозарождении лягушек, мышей. В III в. н.э. философ Плотин (ярко выраженный идеалист) говорил о са­мозарождении живых существ из земли в процессе гниения. В XVII в. голландский ученый Я.Б. Ван-Гельмонт составлял рецепты получения мышей из пшеницы и загрязненного потом белья. В. Гарвей, Р. Декарт, Г. Галилей, Ж.Б. Ламарк, Г. Ге­гель тоже придерживались мысли о постоянно осуществляю­щемся самопроизвольном зарождении живого из неживого.
Но с XVII в. стали накапливаться данные против такого понимания. В 1668 г. тосканский врач Франческо Реди дока­зал, что белые черви в гниющем мясе есть не что иное, как личинки мух. Через 100 лет итальянец Л. Спаллацани и рус­ский М. Тереховский поставили под сомнение представления о самозарождении микроорганизмов.
Окончательно же ученые отказались от подобных представлений лишь во второй полови­не XIX в. В 1862 г. Луи Пастер убедительными опытами дока­зал невозможность самопроизвольного зарождения простейших организмов в современных условиях и утвердил принцип «все живое из живого».
После этого одни ученые поставили вопрос об историчес­ком возникновении жизни в первобытных условиях Земли, дру­гие же склонились к тому, что жизнь на нашей планете никог­да не зарождалась, а была занесена на нее из Космоса, где она существует вечно. Однако такой подход просто снимает про­блему возникновения жизни.
Существует также точка зрения, что жизнь возникла чисто случайно и совершенно внезапно. Американский генетик Г. Меллер (лауреат Нобелевской пре­мии) допускает, что живая молекула, способная размножать­ся, могла возникнуть вдруг, случайно в результате взаимодей­ствия простейших веществ.
Он считает, что элементарная еди­ница наследственности — ген — является и основой жизни. И жизнь в форме гена, по его мнению, возникла путем слу­чайного сочетания атомных группировок и молекул, существо­вавших в водах первичного океана. Но подсчеты показывают невероятность такого события. Трудно рассчитывать получить одну молекулу РНК вируса табачной мозаики за 109 лет даже в том случае, если бы весь Космос представлял собой реагирующую смесь нуклеотидов, входящих в РНК.
Большинство уче­ных отказалось от такого предположения.
Ф. Энгельс одним из первых высказал мысль, что жизнь возникла не внезапно, а сформировалась в ходе длительной эволюции материи.        Эволюционная идея положена в основу гипотезы сложного, многоступенчатого пути развития материи, предшествовавшего зарождению жизни на Земле, выдвинутой А.И. Опариным в 1924 г. и английским исследователем Дж. Холдейном в 1929 г.
Гипотеза А.И. Опарина о коацерватной стадии в процессе возникновения жизни.
Коацерваты — это комплексы коллоидных частиц. Они мо­гут возникать, например, из комплексных солей кобальта, кремнекислого натрия и нашатырного спирта, в растворе ацетилцеллюлозы, в хлороформе или бензоле, при смешивании растворов различных белков. Такой раствор, как правило, раз­деляется на два слоя — слой, богатый коллоидными частица­ми, и жидкость, почти свободную от них.
В некоторых случа­ях коацерваты образуются в виде отдельных капель, видимых под микроскопом. Для их образования необходимо присутствие в растворе нескольких (хотя бы двух) разноименно заряженных высокомолекулярных веществ. Поскольку в водах первичного океана это условие было соблюдено, образование в нем коацерватов могло быть реальным.
А.И. Опарин предположил, что в массе коацерватных ка­пель должен был идти отбор наиболее устойчивых в существо­вавших условиях. Многие миллионы лет шел процесс есте­ственного отбора коацерватных капель. Сохранялась лишь нич­тожная их часть.
Способность к избирательной адсорбции по­степенно преобразовалась в устойчивый обмен веществ. Вмес­те с этим в процессе отбора оставались лишь те капли, которые при распаде на дочерние сохраняли особенности своей струк­туры, т.е. приобретали свойство самовоспроизведения важ­нейшего признака жизни.
По достижении этой стадии коацерватная капля превратилась в простейший живой организм.    Коацерватные капли были местом встречи и взаимодействия до этого независимо возникавших простых белков, нуклеиновых кис­лот, полисахаридов и липидов.
Отдельная молекула, даже очень сложная, не может быть живой. Ученые считают, что первоначально на молекулярном уровне могли возникать лишь белково- и нуклеино-подобные полимеры, лишенные какой-либо биологической целесообраз­ности своего строения. Только при объединении этих полиме­ров в многомолекулярные фазовообособленные системы могло возникнуть взаимосогласование их структур и биологическое функционирование новых целостных систем.
Это значит, что не разрозненные части определяют собой организацию целого, а целое, продолжая эволюционировать, обусловливает целесо­образность строения частей.
Где-то на той же стадии возникает и естественный отбор, способствующий сохранению наиболее совершенных и целесообразных структур. Здесь много неясно­го, но в трудах ведущих синергетиков И. Пригожина и М. Эйгена и многих других ученых дается все более обосновываемая картина действия отбора на высокомолекулярном и надмолеку­лярном уровнях.

2. Этапы химической и предбиологической эволюции на пути к жизни
Гипотеза А.И. Опарина способствовала конкретному изуче­нию происхождения простейших форм жизни. Она положила начало физико-химическому моделированию процессов обра­зования молекул аминокислот, нуклеиновых оснований, угле­водородов в условиях предполагаемой первичной атмосферы Земли.
После работ немецкого исследователя С. Мюллера и других стало известно, что под воздействием физических излу­чений эти биоорганические молекулы могут образовываться в самых различных смесях, содержащих водород, азот, аммиак, воду, углекислый газ, метан, синильную кислоту и т.п.
Имеется ли этот исходный материал в реальном космическом пространстве?    Сейчас установлено наличие в межзвездной среде облаков пыли и газа, в которых обнаружены многие неорганические молекулы Н2О, NH3, SO, SiO, H2S и т.д. Осо­бенно показательно присутствие в космосе таких органических соединений, как формальдегид, цианацетилен, ацетальдегид, формамид, метилформиат.
Сенсацией явилось открытие кос­мических облаков этилового спирта с температурой 200 К  и с концентрацией молекул 1012-1013 в 1 см3. Подобные соедине­ния близки к биоорганическим молекулам или легко могут пре­вратиться в них. Таким образом, достоверно установлено, что в космосе имеются необходимые компоненты для синтеза бо­лее сложных соединений, важных для формирования белков, углеводов, нуклеиновых полимеров и липидов.
Следующие, более сложные звенья эволюционной цепочки обнаружены при изучении вещественного состава метеоритов и лунных пород, доставленных космическим аппаратом. В них обнаружены аминокислоты, алифатические и ароматические углеводороды, предшественники нуклеиновых кислот -аденин и гуанин, порфирин — простейший химический предше­ственник хлорофилла. И на земле, в древних отложениях с возрастом порядка сотен миллионов и нескольких миллиардов лет, обнаружено множество органических соединений, кото­рые подсказывают возможные пути возникновения жизни (ами­нокислоты, углеводороды, порфирины и др.).
Обращает на себя внимание следующий факт. В нашей га­лактике наиболее распространены водород, углерод, азот, кис­лород, составляющие основу живого. В земной же коре, в лунных породах и метеоритах их очень мало, а преобладают здесь кремний, алюминий, железо. Для первой, космической группы элементов характерна молекулярная форма существования и склонность к флюидному, текучему состоянию (жидкость, газ). Для планетарной группы элементов типично твердое агрегат­ное состояние в виде бесконечных кристаллических структур, в которых невозможно выделить отдельные молекулы.
Мертвые, застывшие, окаменевшие пространства Луны, Меркурия, Марса — результат утраты ими подвижных флюид­ных элементов, осуществляющих транспортировку вещества и энергии.
На Земле же до сих пор продолжаются более активные химические процессы. И это благодаря остаткам флюидной группы элементов: наличию значительного количества воды, метана, аммиака, других газов и жидкостей в атмосфере, гидросфере, в твердой коре и глубинных породах, откуда лег­кие соединения выделяются в форме вулканических газов или в виде общего газового обмена планеты и окружающей части космоса.
Химическая эволюция на поверхности планет реали­зуется тогда, когда энергия звездного излучения может превра­титься в энергию возбуждения молекулярных структур. Поэто­му решающим условием зарождения жизни на Земле явился фотосинтез.
Возраст нашей Земли более 4 млрд. лет, а следы остатков древних организмов насчитывают 3,2—3,8 млрд. лет.
Если сей­час в атмосфере Земли 78% азота и 21% кислорода, то более 3 млрд. лет назад в атмосфере Земли свободного кислорода прак­тически не было. Тогда температура поверхности Земли была намного выше современной, а атмосфера состояла из паров воды и примеси вулканических газов (азота, углекислого газа, аммиака, метана и др.) Единственным источником ничтож­ных количеств кислорода были реакции фотодиссоциации мо­лекул воды в верхних частях атмосферы под воздействием сол­нечной радиации.
Около 3 млрд. лет назад на Земле пошли энер­гичные процессы окисления за счет кислорода, источником которого явились фотосинтсзирующие живые организмы. Ак­тивность биосферы, в конечном счете, и определила современ­ный состав атмосферы Земли.
Первые достоверные следы жизни обнаружены в отложениях, возраст которых около 3 млрд. лет. К ним относятся следы, оставшиеся от сине-зеленых водорос­лей в известняках Южной Африки, остатки организмов в пес­чаниках Канады. Но им предшествовали более древние и при­митивные формы жизни, а еще ранее — стадии предбиологической и химической эволюции.

3. Новая гипотеза об особой роли малых молекул в первичном зарождении белково-нуклеиновых систем
На очередном совещании по философским вопросам совре­менной медицины в Президиуме Российской академии медицинских наук исследователи А.В. Олескин, И.В. Ботвинко и Т.А. Кировская сообщили следующее:
 «В последние десятиле­тия накапливаются данные о том, что не белок и не ДНК/РНК, вероятно, положили начало доклеточным предшественникам современной жизни — гипотетическим пробионтам.    Жизнь, что представляется все более правдоподобным в свете совре­менных данных, эволюционировала на базе динамичной игры малых молекул (органических и неорганических). Это были ионы металлов (Fe2t, Zn2t, AP% N\\ Cu2\ Co2+, Mg2+, Са2+), соединения серы (дисульфиды, полисульфиды), фосфора (ортофосфат, нитрофосфат, полифосфаты), азота (особенно NO и N2O), а также небольшие органические молекулы типа ами­нов (этаноламин, холин, гисталины и др.), аминокислот (осо­бенно глицин, гдуатамат, аслартат), углеводородов (например, этилен). ...
Имеется предположение, что даже функция на­следственной передачи признаков, ныне выполняемая нуклеи­новыми кислотами, первоначально зависела от неорганических генов" - матриц для синтеза молекул (вначале даже небелковой природы), построенных на основе алюмосилика­тов глины.     Первые биополимеры могли быть результатом авто­каталитических реакций малых молекул...
Имеется общий сце­нарий "возникновения жизни в облаках", где мельчайшие дож­девые капли, озаренные ультрафиолетом первобытного Солн­ца и поглощающие частицы соединений металлов и неметал­лов в ходе пыльных бурь, обеспечивали достаточную суммар­ную поверхность для фотоиндуцированного гетерогенного ка­тализа и последующего синтеза более сложных, органических молекул, поступавших с дождевыми потоками в океан, где жизнь "дозревала" уже в соответствии с опаринским сценари­ем "первичного бульона" и "коацерватных капель"»1.
Изложенный подход представляется весьма интересным раз­витием гипотезы А.И. Опарина. Главное теперь — в оконча­тельном экспериментальном подтверждении (или отрицании!) и старой, и новой гипотез.
_________________________________________________________________
1 Совещание по философским проблемам современной медицины. 16 января 1997 г. - М., 1997. - С. 88-89.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ:
Естествознание затрагивает широкий спектр вопросов о многочисленных и всесторонних проявлениях свойств Природы.
При физико-информационном подходе Вселенная — сверх­система, способная к самоорганизации, самоуправлению на всех этапах и уровнях существования, а потому к ней применимы основные идеи теории информации и семиотики, в том числе принцип знакового посредника, кибернетический и антропный принципы.
Исходя из этого можно прийти к пониманию сущ­ности эволюции Вселенной с точки зрения реализации единого космологического кода, изначально заданного и содержащего­ся в ее электромагнитном спектре. При этом чисто теоретичес­кая умозрительная реконструкция фотонной фазы эволюции должна привести к иному пониманию существа не только физического пространства-времени и материи, но и всего разно­образия физико-химических, биохимических, социобиологических, социотехнологических и ноокосмических эволюционных процессов во Вселенной.
Поиск новых теорий, которые могли бы заменить Общую Теорию Относительности, бу­дут продолжаться и впредь — такова логика развития науки.
А. А. Логунов утверждает, что "создание ОТО получено це­ной отказа от законов сохранения вещества и гравитационного поля вместе взятых" . В постньютоновском изложении его по­левая теория гравитации совпадает с ОТО, но при рассмотре­нии вопроса о сильных полях могут быть существенные рас­хождения.
ОТО не дает решений существования Вселенной, не прошед­шей через сингулярную точку, однако ни описать, ни осознать ее современная наука не в состоянии, поэтому ряд ученых со­гласились с теологами в рассуждениях о сотворении Мира.
Заслуживают внимание слова Борна: "Атеистам, которым не нравится "начало", потому что его можно истолковать как со­творение, следует сказать, что начало Вселенной в том виде, как оно нам известно, может быть концом другой формы разви­тия материи, хотя практически было бы совершенно невозмож­но узнать что-нибудь относительно этого периода, поскольку все следы в хаосе разрушения и перестройки".
Один из столпов церкви, идеолог католицизма, Фома Аквинский (1225 - 1274) по этому поводу сказал: "В начало Мира мож­но не верить, но его невозможно ни доказать, ни осознать умом"
По некоторым гипотезам в микромире пространство и вре­мя могут иметь иное, чем в макромире, число измерений. Не­сомненно, что со временем связь микро- и мегамиров, физики элементарных частиц и космологии будет проявляться все тес­нее и в самых неожиданных ракурсах.
В настоящее время известен генетический код и установле­на передача наследственной информации при помощи языка белковых молекул.  Существование языка электромагнитных волн, который объединяет Мир в единое целое, будет иметь уни­версальное значение для системы световещества. Это должно привести к пониманию единой информационной Природы все­го сущего.
Знание концепций современного естествознания поможет людям вне зависимости от их профессии понять и представить уровень материальных и интеллектуальных затрат современных исследований, позволяющих проникнуть в суть явлений Мира и осознать чрезвычайную важность проблем сохранения окру­жающей Среды.

ЛИТЕРАТУРА:
1.  Горохов В. Г. Концепции современного естествознания. — М: Инфра-М, 2000.
2. Горелов А. А. Концепции современного естествознания.— М.: Центр, 1997.
3. Дубнищева Т. Я. Концепции современного естествознания. -Новосибирск. ЮКЭА, 1997.
4. Кокин А. В. Концепции современного естествознания. — М.: 1998.
5. Лавриенко В. Н.идр. Концепции современного естествозна­ния. — М.: Культура и спорт, ЮНИТИ, 1997.
6. Солопов Е.Ф. Концепции современного естествознания: Учеб. Пособие . – М.: ВЛАДОС, 2001

ПРИЛОЖЕНИЕ:
Этапы развития жизни на Земле
Абсолютный возраст, миллионы лет назад
Эра
Период (система)
Важнейшие события в эволюции жизни, уровни развития живого
0-1
1-25
25-70
Кайнозойская
Антропоген
Неоген
Палеоген
Человек
Австралопитек
Обезьяны
70-140
140-185
185-225
Мезозойская
Мел
Юра
Триас
Полуобезьяны
Вымирание динозавров, выход на первый план млекопитающих
Первые птицы
Господство пресмыкающихся
225-270
270-320
320-400
400-420
420-480
480-570
Палеозойская
Пермь
Карбон
Девон
Силур
Ордовик
Кембрий
Наземные позвоночные
Животные
Папоротники, хвощи, предки современных форм рыб
Массовый выход растений, а потом и животных на сушу
Панцирные рыбы - первые позвоночные животные
Членистоногие, иглокожие, медузы
570-1200
1200-1500
1500-1900
Протерозойская
Синий
Енисей
Саян
Многоклеточные животные (медузы, губки, черви)
Появляются многоклеточные водоросли
Начало бурного развития жизни
1900-2700
Архейская
Не расчленена
Одноклеточные водоросли и бактерии
2700-3500
Катархейская
Не расчленена
Бактериоподобные одноклеточные организмы
Предполагаемые простейшие, доклеточные формы жизни

1. Диплом Основания административной ответственности в области природы и охраны законодательства за нарушение
2. Статья Терроризм как судьба. Этические и социальные причины Глобального джихада Салафи
3. Доклад Место теневой экономики в переходный период к рынку
4. Реферат Рынок ценных бумаг фондовый рынок как альтернативный источник финансирования экономики
5. Курсовая Характеристика антропогенного влияния на реку Вуокса
6. Реферат на тему Cujo The Dog Essay Research Paper CujoWith
7. Реферат на тему Великая Яса Чингисхана
8. Реферат на тему Философская проблема человека
9. Реферат Дневник прохождения производственной практики на МП Хлебозавод 3 города Рязани
10. Реферат на тему Traditional Spaghetti And Meatballs Essay Research Paper