Реферат по биологии

 

  Теория Происхождения Жизни

 
 

   На протяжении  тысячелетий людям казалось  очевидным, что живая природа была создана такой , какой мы ее знаем сейчас ,и всегда оставалась неизменной .

   Но уже  в глубокой древности высказывались догадки о постепенном изменении ,развитии (эволюции) живой при-роды.Одним из предтеч эволюционных идей можно назвать древнегреческого философа Гераклита (6-5 вв. до н.э), кото-рый сформулировал положения о постоянно происходящих в природе изменениях "Все течет , все изменяется".

    Другой  древнегреческий мыслитель Эмпедокл - в 5 веке до н.э. выдвинул  , вероятно , одну из древнейших  теорий эволюции . Он считал ,что вначале на свет появились разрозненные части различных орга-низмов (голова,туловище,ноги). Они соединялись между собой в самых невероятных сочетаниях .Так например появились кентавры (мифические полулюди – полукони).Позднее будто бы все нежизнеспособные комбинации погибли.

    Великий  древнегреческий ученый Аристотель  выстроил все известные ему организмы в ряд по мере их усложне-ния.В 18 веке  эту  идею развил швецарский натуралист Шарль Бонне,  создав учение о "лестнице природы".На первой ступени "лестницы" находились "тонкие материи"- огонь ,вода,земля; на следующих - животные и растения по степени слож-ности их строения ,на одной из верхних ступеней -человек ,а еще выше небесное воинство и бог.Правда,  о возможности перехода "со ступени на ступень"  речи, конечно не шло, и к эволюции эта система имеет еще очень отдаленное отношение. 

    Первую последовательную теорию эволюции живых организмов разработал французский ученый Жан Батист Ламарк в книге "Философия зоологии", вышедшей в 1909  год у. Ламарк предложил ,что в течение жизни каждая особь, изменяется ,приспосабливается к окружающей среде. Приобретенные ею на протяжении всей жизни новые приз-наки передаются потомству . Так из поколения в поколение накапливаются изменения. Но рассуждения Ламарка содер-жали ошибку ,которая  заключается в простом факте : приобретенные признаки не наследуются . В конце 19-го века  немецкий биолог Август Вейсман поставил известный эксперимент .На протяжении 22-ух поколений отрезал хвосты подопытным мышам .И все равно новорожденные мышата имели хвосты ничуть ни короче , чем их предки .

    Английский  ученый Ч. Дарвин в отличие от Ламарка обратил внимание на то, что хотя любое существо изменя-ется в течение жизни , но и рождаются особи одного вида неодинаковыми . Дарвин писал , что опытный фермер различает каждую из овец даже  в большом по численности стаде. Например ,шерсть их может быть светлее или темнее, гуще или реже и т.п. В обычных условиях среды такие различия несущественны  . Но при перемене  условий жизни  эти  мелкие  наследственные  изменения могут давать преимущества их  обладателям . Среди множества бесполезных и вредных изменений могут встречаться и полезные . Рассуждая  таким  образом , Дарвин пришел к

идее естественного  отбора. Особи с полезными отличиями  лучше выживают и размножаются , передают свои признаки потомству . Поэтому  в следующем поколении процент  таких особей станет больше и.т. д.

   Таков  механизм эволюции. Дарвин писал:  ” Можно сказать , что естественный  отбор  ежедневно и ежечасно  расследует  по  всему свету  мельчайшие изменения , отбрасывая  дурные , сохраняя хорошие, работая  неслышно и невидимо …”

    Эволюция  разных видов идет с разной  скоростью .К примеру  , беспозвоночных ,относящихся к типу плече-ногих  , почти не изменились  за  последние  440 млн.

лет. А в роде  Человек , по данным палеонтологов , за последние  2 млн. лет  возникло  и вымерло несколько видов .

    Конечно  , взгляды на теорию эволюции  не остались неизменными  со  времен Дарвина . К примеру,Дарвин  счел очень серьезным возражением  против своей теории , выдви-нутое   английским  инженером Ф. Дженкином  (оно получи-ло название “Кошмара Дженкина” ). Дженкин рассуждал так :допустим , у одной особи случайно появился какой-то полезный признак .Но у ее потомства этот признак “разба-вится” ровно вдвое , у следующего поколения – еще более уменьшится, пока совершенно не “растворится “  и не будет утрачен. В то время считалось , что у потомства признаки родителей могут сливаться .Это распространенное заблуж-дение опровергли только открытия Грегора Менделя , ко-торые Дарвину еще не были известны. 

    В  своей аргументации Дарвин опирался на множество примеров .    

 

     
 
 
 
 
 

   В течение  долгих веков , свято веря в акт Божественного творения ,люди ,кроме того,были твердо убеждены ,что жизнь постоянно зарождается cамопроизвольно .

  Еще древнегреческий  философ Аристотель писал ,что не только растения ,черви ,насекомые ,но даже рыбы, лягушки и мыши могут рождаться из влажной почвы или гниющего ила .

  Голландский  ученый Ян Ван Гельмонт в  17веке описал свой опыт ,утверждая ,что живые мыши якобы зарождались у него из грязного белья и горсти пшеницы ,запертых в шкафу.

  Другой натуралист  , Гриндель фон Ах ,так рассказывал о якобы наблюдавшемся им самозарождении живой лягушки: ”Хочу описать появление на свет лягушки ,которое мне удалось наблюдать при помощи микроскопа .Однажды я взял каплю майской росы и , тщательно наблюдая за ней под микроскопом, заметил ,что у меня сформировывается какое–то существо .Прилежно наблюдая на второй день ,я заметил , что появилось уже туловище ,но голова еще казалась не ясно сформированной ;продолжая свои наблюдения на третий день ,я убедился ,что наблюдаемое мною существо не что иное ,как лягушка с головой и нога–ми. Прилагаемый рисунок все поясняет”.

   В 1688 году  итальянский ученый Франческо  Реди решил проверить идею  самопроизвольного зарождения жизни.Он рассказывал о своем опыте :”Я взял четыре сосуда , поместил в один из них мертвую змею ,в другой – немного рыбы, в третий – дохлых угрей ,в четвертый – кусок телятины, плотно закрыл их и запечатал.Затем я поместил то же самое в четыре других сосуда ,оставив их открытыми .Вскоре мясо и рыба 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 и мясо”.

  В 1675 году  итальянский ученый Ладзаро Спалланцани   прокипятил в запаянном сосуде  крепкий мясной бульон . Прошло несколько дней ,но никаких признаков жизни в бульоне не обнаружилось.

   Наконец  ,в 1860 году Луи Пастер с помощью ряда блестящих опытов ,похожих на опыт Спалланцани , окончательно доказал ,что жизнь в современных условиях не самозарождается. Он показал ,что даже бактерии могут возникать только от других бактерий. 

         

 
 
 
 

   Опыты  Пастера не разрешили вопрос  о происхождении жизни ,а поставили его с новой остротой .Если жизнь в современных условиях не самозарождается ,то когда  и как  она возникла впервые ? Наблюдаемая нами Вселенная ,по данным современной  науки  , возникла в результате Большого Взрыва около 15-20

миллиардов лет назад .Возраст нашей планеты – около 5 миллиардов лет .Сейчас большинство ученых склоняется к мнению о том ,что жизнь зародилась на Земле на заре ее существования.

   Древнейшая  Земля весьма мало напоминала  планету , на которой мы живем .Ее атмосфера состояла из водяных паров,углекислого газа и, по одним данным ,- из азота ,по другим – из метана и аммиака .Кислорода в воздухе безжизненной планеты не было .И,надо сказать,отсутствие кислорода было необходимо для возникновения жизни . Быть может такое известное и распространенное выражение как “живительный кислород“  поменяет ваше понимание возникновения жизни в другой интерпретации как “смерт-оносный кислород”, так как он разрушительно действует на органические молекулы. Мы привыкли к его воздействию,  но на Земле и сейчас есть бактерии ,которые воспринимают кислород как яд и в его присутствии жить не могут. Кисло-родная атмосфера делает невозможным в наше время  само-зарождение жизни .

   Итак ,в атмосфере древней Земли гремели грозы ,ее про-низывало жесткое ультрафиолетовое излучение

Солнца,на планете извергались вулканы .

   Под влиянием всех этих воздействий в первичном океане, покрывавшем поверхность Земли, образовывались орга-нические вещества – простейшие “кирпичики”, из которых строится все живое .В наше время  их немедленно поглоти-ли бы бактерии и грибы. Но тогда их еще не было ,и поэ-тому органические вещества накапливались ,пока весь первичный океан не превратился в“теплый разбавленный бульон”.

 

   Такое  предположение впервые высказал  в 1922 году советский биолог Александр Опарин. В 1953 году аме-риканский биолог Стенли Миллер решил проверить гипотезу Опарина и воспроизвел в специальной установке природные условия древней Земли .В стеклянном сосуде находилась нагретая вода (“океан”) и смесь газов –аммиака, метана и водорода (“первичная атмосфера”).Через “атмос-феру” проскакивали – “молнии”.Опыт продолжался в тече-ние недели .

  Через неделю  “первичный бульон” проанализировали и нашли в нем многие органические вещества ,в том числе 5 аминокислот .В другой раз в результате такого же опыта были обнаружены даже нуклеиновые кислоты – цепочки длиной до шести звеньев .

   Согласно одной гипотезе ,содержание органических веществ выше всего было в высыхающих лужах ,остав-авшихся на берегу океана после отлива .Здесь образо-вывались цепочки белков и нуклеиновых кислот .При этом чем длиннее была цепочка ,тем она была устойчивее .Она закручивалась в клубок ,который разрушался уже не так легко.

   Опарин  считал ,что главная роль в превращении неживого в живое принадлежала белкам .В “первичном бульоне” образовывались “сгустки “ белка (коацерваты) . Они могли вбирать в себя новые питательные  вещества , разбиваться на более мелкие капельки .Конечно ,они еще не были живыми .

  По словам  Опарина , расстояние от этих “сгустков” до самых примитивных бактерий ничуть не меньше ,чем от амебы до человека. Главное ,что отличало “сгустки” от клеток ,- неспособность точно воспроизводить самих себя.

 Чтобы “штамповать” одинаковые белки ,нужна матрица .В ныне живущих организмах (от бактерий и вирусов до человека ) этой матрицей служат нуклеиновые кислоты

(  РНК и  ДНК ).

  В какой  момент белковые “сгустки” “перешагнули” порог живого ? Тогда , когда включили в себя нуклеиновые кисло-ты ,которые позволили создавать хотя бы грубые , прибли-зительные копии уже имеющихся белков.Это были уже за-чатки примитивных клеток .

   Один  из скептиков высказал мнение  ,что возникновение жизни в результате перечисленных процессов столь же не правдоподобно ,как сборка самолета “Боинг – 747“ в результате урагана , пронесшегося над мусорной свалкой .Но не будем забывать ,что на протяжении длительного  времени (миллиарда лет) в огромном пространстве ,где происходил “опыт” (весь земной океан) ,самое маловероят-ное событие могло стать почти неизбежным .

 

 

 Никто точно  не знает ,когда именно возникла первая живая клетка .Возраст самых ранних следов жизни (остатков бактерий ), найденных в древних отложениях земной коры , - около 3,5 миллиардов лет . Допустим ,что возраст жизни на нашей планете – 3 миллиарда 600 миллионов лет. Для большей наглядности представим себе , что этот огромный отрезок времени уместился в пределы одних суток.

Сейчас на наших  “часах” – ровно 24 часа ,а в момент возникновения  жизни они показывали 0 часов.Каждый час вместил 150 миллионов лет ,каждая минута – 2,5 миллионов лет.

                        

 

 

  Самая древняя  эпоха развития жизни докембрийская-

длилась невероятно долго : свыше 3 миллиардов  лет . Или , по нашей шкале ,с начала суток до 8 часов вечера . Мы уже рассказали об условиях ,в которых жили первые живые организмы .Пищей им служил “первичный бульон” окружающего океана или их менее удачливые собратья . Постепенно ,однако ,в течение миллионов лет этот бульон становился все более“разбавленным”,и , наконец ,запасы питательных веществ исчерпались .

   Развитие жизни зашло в тупик .Но эволюция благополучно нашла из него выход.Появились первые организмы (бактерии ),способные с помощью солнечного света  превращать неорганические вещества в органические.  

  Чтобы строить свои организмы ,всему живому требуется ,в частности , водород. Зеленые растения получают его,расще-пляя воду и выделяя кислород . Но бактерии этого делать еще не умеют . Они разлагают не воду ,а сероводород, что гораздо проще.При этом выделяется не кислород ,а сера . (Поэтому на повер-хности некоторых болот можно встре-тить пленку из серы ). Так и поступали древние бактерии . Но количество сероводорода на Земле было довольно огра-ничено .Наступил новый кризис в развитии жизни .

   Выход из него “нашли” синезеленые водоросли .Они научились расщеплять воду . Молекула воды – непростой “орешек“ не так – то легко “растащить” водород и кислород.Это в семь раз труднее ,чем расщепить сероводород.Можно сказать ,что синезеленые водоросли совершили настоящий подвиг .Это произошло 2 миллиарда 300 миллионов лет назад (по нашей шкале – около 9 часов утра ).