Теории эволюции живого

МИНОБРНАУКИ РОССИИ   
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Санкт - Петербургский государственный университет сервиса и экономики»

Сыктывкарский филиал

Кафедра: «Экономики и менеджмента» 
 
 
 

     КОНТРОЛЬНАЯ РАБОТА 
 
 

По дисциплине:  Концепции современного естествознания 

На тему: Теории эволюции живого 
 

Выполнил:_________________________________студент__3__курса

         (дата сдачи, подпись студента) 

                                 Спец. 080507 «Менеджмент организации»

                                                   Занина Елена Александровна

                                                                                  (ф.и.о. студента)

Проверил:                                                   ст.преподаватель  Веселова Е.В.                                                                                                     

                                                                  (ф.и.о., звание преподавателя) 
 
 
 

Сыктывкар 2011

Содержание

Введение 

Введение 

1. Основные подходы к проблеме 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 JI. 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 простейший 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 npoблему 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 показываю! невероятность такого события. Трудно рассчитывать получить одну молекулу РНК вируса табачной мозаики за 10⁹ лет даже |j 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.

2. Гипотеза А.И. Опарина о коацерватной стадии в процессе возникновения жизни

Коацсрваты  — 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.

3. Этапы  химической и предбиологической  эволюции на пути к жизни

Гипотеза  А.И. Опарина способствовала конкретному изучению происхождения простейших форм жизни. Она положили начало физико-химическому моделированию процессов образования молекул аминокислот, нуклеиновых оснований, угле-1 водородов в условиях предполагаемой первичной атмосфер™ Земли. После работ немецкого исследователя С. Мюллера я других стало известно, что под воздействием физических излучений эти биоорганические молекулы могут образовываться | 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 не органические молекулы Н₂0, 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 Кис 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, н 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 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 сей-1 час в атмосфере Земли 78% азота и 21% кислорода, то болей 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, источниками которого явились фотосинтезирующие 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 водород^ лей 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.

4. Новая  гипотеза об особой роли малых  молекул в первичном зарождении  белково-нуклеиновых систем

На очередном  совещании по философским вопросам cсовременной 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 (Fe²⁺, Zn²⁺, Al³⁺, Ni⁺, Cu²⁺, Со²⁺, Mg²⁺, Са²⁺), соединения серы (дисульфиды, полисульфиды), фосфора (ортофосфат, нитрофосфат, полифосфаты), азота (особенно N0 и N₂0), а также небольшие органические молекулы типа аминов (этаноламин, холин, гисталины и др.), аминокислот (особенно глицин, гдуатамат, аспартат), 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 авто - каталитических 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”».

Изложенный  подход представляется весьма интересным развитием гипотезы А.И. Опарина. Главное теперь — в окончательном экспериментальном подтверждении (или отрицании!) и старой, и новой гипотез. 

ЭВОЛЮЦИЯ  ЖИЗНИ И ЕЕ ОТРАЖЕНИЕ В УЧЕНИЯХ  Ж.Б. ЛАМАРКА И Ч. ДАРВИНА

1. Исторические этапы развития  жизни

История развития жизни на Земле подразделяется на Эры и периоды (системы), составляющие 3,5 млрд. лет. Отобразим ее в виде таблицы.

Этапы развития жизни на Земле