Категория
Биология
Тип
реферат
Страницы
15 стр.
Дата
04.03.2013
Формат файла
.doc — Microsoft Word
Архив
161257.zip — 19.36 kb
  • evoljucja-zhittja-na-zeml_161257_1.doc — 66.5 Kb
  • Readme_docus.me.txt — 125 Bytes
Оцените работу
Хорошо  или  Плохо


Текст работы

Виникнення життя на Землі

 

План

1. 
Вступ

2. 
Поняття часу

3. 
Гіпотези
виникнення життя на Землі:

· 
природний результат
еволюції матерії

· 
абіогенез і біогенез

· 
данні , отримані при досліджені метиоритів

· 
енергетичний баланс
життя

· 
гіпотеза панспермії

4. 
Перші теорії
Опаріна і Холдейна

5. 
Основні етапи
виникнення життя:

· 
хім. еволюція живого

· 
початкові етапи
біологічного обміну

· 
хіральна чистота
живого

6.
Прискорення еволюції


1. Людина часто схильна звертатися до минулого, так-як в ньому
заховані його таємниці. Звернення до історії завжди пов¢язане з уявленням про
незловимий хід часу, однак небагато хто мають ясну уяву про багаторіччя  світу, в якому ми живемо.
Скільки не існувало людство – питання про те, як і коли утворилась Земля, цікавило всіх.
Питання,
як і з чого зародилось життя, було одним з перших питань, з яким первісна людина звернулась до себе, ледве змогла і
озирнутись в жорсткій боротьбі за існування.

2. Є що-небудь більш загадкове, ніж час? З глибокої
давнини  людство намагається проникнути в його сутність, виразити словами, числами, міфами. Саме в
стародавніх міфах вперше з¢являються поняття “день” і “рік”, котрі являються більш конкретними, ніж поняття “час”.
Вони мають початок і кінець.  Згідно з біблією, Земля виникла декілька тисяч
років назад. В інших культурах, наприклад, по китайській міфології, вік Землі оцінюється в 130 тисяч років. Давньоіндійські філософи
вважають Землю такою старою, що навіть більш старою, ніж визначають сучасні вчені. Перший імпульс до поняття категорії часу
дали,
очевидно,
давньогрецькі вчені-атомісти.  Але лише в епоху Відродження (15-16ст.) наука
починає звільнюватися від всезагального впливу міфології і всесильної влади
церкви. Починається епоха Великих географічних відкриттів , доведена кулеподібна форма
Землі. Корали – яскравий приклад геологічного годинника, але вони можуть служити
тільки в періоді, не старше 440 млн. років.

3. Природний
результат еволюції матерії.

 З незапам¢ятного часу походження
життя було загадкою для всього людства. Але здатність задати собі питання:
“Звідки ми?” – людина отримує порівняно недавно, 7-8 тисяч років тому, на початку нового кам¢яного віку
(неоліта). Разом з тим з’являється віра в те, що навколишня природа –
тварини і рослини, річки і моря, гори і рівнини – також одушевлені. Ідея самозародження життя з води, мулу чи гниющої
матерії також йде від давніх міфів. В різноманітних варіантах ця ідея дожила до
початку 20 століття. Більшість сучасних спеціалістів переконані в тому, що виникнення життя в
умовах первичної Землі, є природний результат еволюції матерії. Це переконання основано на
доведеній єдності хімічної основи життя, побудованій з декількох простих і самих
розповсюджених у Всесвіті атомів. Ні один серйозний вчений сьогодні не вважає, що життя на Землі -
виключно,
явище у Всесвіті. Не дивлячись на те, що проведено і проводяться безліч
ціленаправлених дослідів, але до сих пір не з’ясовано ніяких фактів, котрі показали б, що істоти принесені
на Землю метеоритами або з космічною пиллю.

Біогенез і абіогенез

В розвитку вчення про походження життя важливе
місце займає гіпотеза, яка затверджує, що все живе походить тільки від живого – теорія біогенезу. Цю теорію в
середині 19 в. протиставляли ненаучним уявам про самонародження організмів.
Однак як теорія  походження  життя, біогенез неупорядкований, оскільки принципіально протиставляється живе неживому, підтверджує відкинуту
наукою ідею вічності життя.

Абіогенез – ідея про походження живого з
неживого – вихідна гіпотеза сучасної теорії походження життя. Важливо
підкреслити, що зараз життя на Землі не може виникнути абіогенним шляхом. Життя
виникло на Землі абіогенним шляхом. В теперішній час живе походить тільки від
живого(біогенне походження). Можливість повторного виникнення життя  на Землі
вилучене.

Данні , отримані при дослідженні метеоритів.

Однак, аж до самого останнього часу ми могли оперувати
тільки методом логічної реконструкції. Але ось зовсім недавно ми отримали в
руки зовсім неоцінимий матеріал: вдалось виявити надзвичайно давні з’єднання, які містять Вуглець, при чому ці з’єднання
були виявлені не на Землі, де б вони зазнали за її багатовікову історію надто великі зміни, а в занесених до нас
із космосу метеоритах. В метеоритах були виявлені складні з’єднання  Вуглецю. 
Деякі з них можна розглядати як попередники складних біологічних молекул, але утворились вони
щонайменше 4,5 млрд. років назад і не на Землі, а на якійсь іншій планеті. Виявлення цих
з’єднань свідчить про те, що Земля зовсім не є єдиним місцем, з котрим пов’язані процеси 
виникнення життя: ці процеси можуть проходити і в інших  ділянках Всесвіту, хоча подальша
еволюція могла проходити зовсім різними шляхами.  Ці знаходки слугують
матеріальним підтвердженням повсюдності процесів зародження  життя: ми зараз
можемо говорити не тільки про виникнення життя на Землі, але про виникнення життя
взагалі. Ми починаємо усвідомлювати, що процес еволюції життя є процес всезагальний і
необхідний.

Енергетичний баланс життя.

Процес виникнення життя розпадається логічно на
декілька стадій. Перша – це формування простих біогенних молекул – процес, якому, очевидно, передували поглинання
і фіксація вільної енергії. Джерелом вільної енергії при цьому могли бути деякі
форми випромінювання – або безпосередньо сонячна радіація, або сонячний вітер( потік
плазми,
складена в основному з ядер Водню і електронів, розповсюджуваних з великою
швидкостю від Сонця в результаті безперервного розширення сонячної корони), або енергія
радіоактивного розпаду. Таким чином, в “первинному бульйоні” в процесі його
формування накопичувалась вільна енергія. Перша стадія еволюції життя в цьому
бульйоні представляє собою поперед усього перетворення більш простих з’єднань
за рахунок накопиченої вільної енергії в більш складні молекулярні струкрури.
За цим в якийсь момент ( який саме, невідомо) під дією  ультрафіолетового випромінювання Сонця з’являється
нове джерело енергії, достатнє – але і не тільки – для підтримання життя. Однак життя не
могло існувати на цьому принципі нескінченно. Виникали різні поглинаючі
ультрафіолет форми, які, однак, безслідно зникли. Саме тут і діяв процес природного відбору на
молекулярному рівні. На сьогодні ми бачимо тільки ті, що виграли в цьому змаганні.

Гіпотеза панспермії

Панспермія – гіпотеза про повсюдність поширення
в Всесвіті зародків живих істот. Згідно панспермії, в світовому просторі розсіяні
зародки життя (наприклад, спори мікроорганізмів), які рухаються під тиском світових променів, а потрапивши в сферу
притягання планети, осідають на її поверхні і закладають на цій планеті початок живого. Ця
гіпотеза була видвинута шведським вченим Ареніусом в 1907 р.

4. Перші теорії Опаріна і Холдейна

Накопичення фактів, говорячих о хімічній і
генетичній єдності життя,неминуче повинно було рано чи піздно навести на певні роздуми про
виникнення життя. Першою спробою в цьому роді стала книга Опаріна “Виникнення
життя”,
видана ним в 1924 р. Ідеї, висказані в цій невиликій за об’ємом книзі, лягли в основу майже всіх
сучасних теорій виникнення життя. Опарін висказав припущення, що при міцних
електричних розрядах в земній атмосфері, яка 4-4,5 млрд.р. назад складалась із аміаку, метану, вуглекислого газу і
пари води,
могли виникнути найпростіші органічні з’єднання, необхідні для виникнення
життя. П’ять років пізніше ті ж самі в сутності положення , але незалежно від Опаріна, були в значно
коротшій формі висказані Холдейном. Обидві ці роботи представляють собою спробу
використати нові знання відносно циклів біохімічної реакції окислення і
бродіння,
для того щоб пояснити виникнення життя через виникнення її важливіших
біохімічних властивостей в умовах, які, як припускається, існували на первісній Землі; особливу увагу при цьому приділяють
процесам,
відбуваючимся в океані, або гідросфері, а також на зміні в примитивній атмосфері Землі.

В 1897 році Бухнеру вдалось ізолювати “неживий”
фермент із дріждживих клітин, досліджувані Пастером в 1855 р. Ця робота поклала початок хімічному
вивченню процесу бродіння. Цим самим були закладені основи для поняття природи
і функціонування ферментів – органічних молекул, здатних в багато разів
прискорювати звичайні хімічні реакції надзвичайно специфічні в своїй
діяльності. Іншими словами, ферменти є ніщо інше, як органічні каталізатори. Опаріну було зрозуміло, що їх виникнення виявилось
необхідною ланкою процесу виникнення життя.

Він намагався відповісти на заперечення –
заперечення доволі вагомі, - висовувані проти старих теорій виникнення життя на Землі, і усунути протиріччя, народженні успіхом
досвіду Пастера, експерементально довівшого неможливість спонтанного самонародження.
Пастер довів, що живе виникає тільки із зародків, вже присутніх в середовищі.
Якщо погодитись з таким висновком, то життя слідує вважати таким же вічним, як і сама матерія, - а численні вчені
саме так і вважали. Але це положення в сутності лежало на гіпотезі Аристотеля
про незмінювання світотворення і заперечувало новій, доведеній теорії еволюції
організмів. Відмова ж від цієї ідеї відкривала шлях для нової гіпотези, складеній в тому, що умови, в яких виникло життя, відрізняється від
умов, в
яких життя існує зараз. Ця відмінність стосувалась головним чином складу
атмосфери.

5. Основні етапи виникнення життя

Ознаки діяльності живих організмів виявлені
багатократно в докембрійських породах, розсіяних по всій земній кулі. В Пд. Африці (м.
Фіг-три) знайдені породи зі слідами діяльності мікроорганізмів, вік яких більше 3,5 млрд. років.

Процеси, які передували виникненню життя на Землі, безперечно, здійснювались на
основі тих же фізичних і хімічних законів, які діють на Землі і досі. Фізичні і хімічні
властивості різних атомів і молекул робили обов’язковим взаємодію між ними.
Говорячи про виникнення життя шляхом складних хімічних перетворень молекул, важливо мати на увазі, що ці процеси не мали
єдиного і неповторюваного характеру, а могли протікати і, очевидно, протікали в неоднакових
умовах і на різних ділянках поверхні Землі.

Передбачаєма історія виникнення життя викладена
в трьох основних частинах:

1.  від атома до молекули;

2.  від молекули до полімера;

3.    від полімера до організму.

Хімічна еволюція живого

Із Водню, Азоту і Вуглецю при наявності вільної енергії на
Землі повині були виникати спочатку прості молекули: аміак, метан і подібні з’єднання.
Далі ці нескладні молекули в первинному океані могли вступати в нові зв’язки
між собою і з іншими речовинами.

З особливим успіхом, очевидно, протікали процеси росту
молекул при наявності групи –N=C=N – . Ця група приховує в собі великі хімічні
можливості до росту як за рахунок приєднання до атому Вуглецю атома Водню, так і шляхом
реагування з азотистою основою.

З визначеного етапу хімічної еволюції, участь кисню в цьому
процесі стала необхідною. В атмосфері Землі кисень міг накопичуватись в
результаті розкладу води і водяної пари під впливом ультрафіолетових  променів
Сонця( існують припущення про наявність кисню до зародження життя). Для
перетворення відновленої атмосфери первинної Землі в окислену витратилось не
менше 1-1,2
млрд. р. З накопиченням в атмосфері кисню відновлені з’єднання почали
окислюватись, а саме: NH₃ – до NO₃, CH₄ – до CO₂, H₂S –
до SO₃. В ряді випадків при окислені CH₄ утворились
метиловий спирт, формальдегід, мурашинна кислота і т.д., які разом з дощевою попадали в первинний океан. Ці речовини, вступаючи в реакції з
аміаком і ціанистим воднем , дали початок амінокислотам і з’єднанням типу аденіну.

В ході таких і аналогічних їм реакцій води
первинного океана насичувались різноманітними речовинами, утворюючи первинний бульйон.
Шляхом реакції полімерилізації з простих молекул могли бути утворені і більш
складні молекули – білки, ліпіди, нуклеїнові кислоти і їх спричинені. Однією з найбільш важливих ланок
початкової стадії хімічної еволюції слідує визнати з’єднані здібності до
самовідтворення полінуклеотидів з каталітичною активністю поліпептидів. При виникненні
життя необхідна була участь як полінуклеотидів, так і поліпептидів.

Надалі ускладнення обміну речовин в таких
системах значну роль повинні були відіграти каталізатори (різні органічні і
неорганічні речовини) і просторово-часові роззносини (тобто, закінчити зв’язок)
початкових і кінцевих продуктів реакції. Все це не могло з’явитись до появи
мембран. Утворення мембранної структури вважається самим важким етапом хімічної
еволюції життя. Біологічні мембрани, як відомо, складають агрегати білків і ліпідів, здатні розмежувати
речовини від середовища і надати упаковці молекул міцності.

  Початкові етапи біологічного обміну

Вважають, що в початкових етапах передбіологічної еволюції
коацервати, в яких виникла концентрація певного набору металів і простих
органічних речовин, стали основою для переходу до біогенних синтезів. Навіть перші живі
організми могли получити АТФ із оточуваного середовища.

З іншого боку, каталітична активність
коацерватов могла бути підсилина і при виникненні комплексів між металами і
органічними з’єднаннями.

До виникнення дійсної живої істоти здібність до
самовідтворення   не обов’язково могла бути зв’язана з точною редуплікацією
нуклеїнових кислот, так як вона здійснювалась дуже повільно. Самоподвоєння їх могло б бути
результатом постійності співвідношення швидкостей різних реакцій обміну речовин, йдучих із участю
коферментов – каталізаторов небілкової природи. Надалі, очевидно, шов передбіологічний відбір
коацерватов і по здібності накопичення спеціальних білковоподібних полімерів, відповідальних за
прискорення хімічних реакцій. Всі ці зміни привели до виникнення циклічного
обміну речовин, характерного  для живих створінь.

В системі коацерватов не виключен і відбір
самих нуклеїнових кислот, тобто відбір по генам. Система з успішною працюючою послідовністю
нуклеотидів в нуклеїновій кислоті має право називатись живою.

Хіральна чистота живого

В питанні про походження життя одним із
загадкових залишається факт наявності абсолютної хіральної чистоти (від греч. cheir – рука ): у живих істот – зміст в
молекулах білків тільки “лівих” амінокислот, а в нуклеїнових кислотах –
“правих” цукрів. Подібне явище могло виникнути тільки внаслідок утрати
передбіологічного середовища первинної зеркальної симетрії (однаковий зміст
правих і лівих ізомерів амінокислот і цукрів). Неживій природі присутня
тенденція установлення зеркальної симетрії(рацемації).

Досвіди останніх років показали, що тільки в хірально
чистих розчинах практично могло виникнути біологічно вагоме видовження ланцюга
полінуклеотидів і процес самореплікації. Живі системи організовані так, що тРНК із правих
цукрів приєднує до себе тільки ліві амінокислоти. Ось чому виникнення життя, очевидно,  виключалось до
руйнування зеркальної симетрії передбіологічного середовища і появи
саморепліцируючих систем.

Усі живі організми піддтримують
свою хіральну чистоту, і еволюція не надала їм засобів для мешкання в рацимічному середовищі.

Всі викладені – не більш як правдоподібні
гіпотези можливих шляхів виникнення життя, і тут можна очікувати нових цікавих відкриттів.
Так, за
останні роки показано, що давно відомі бактерії, проживаючі в гарячих джерелах, на дні океанів, в шлунку деяких жуйних
тваринах,
поглинаючи вуглекислий газ, водень і виділяючі метан (метаноутворюючі бактерії), мало відрізняються
від організмів, які жили на Землі першими.

В проблемі виникнення біологічного обміну на
Землі ще є багато нез’ясованого. Занесене життя на землю чи воно тут виникло?
Прошов біологічний обмін через коацерватний стан чи первісно виникає генетичний
код? Але научно вірогідною залишається можливість виникнення життя з
неорганічних речовин за допомогою діяння фізичних факторів середовища і діяння
передбіологічного відбору.

6. Прискорення еволюції

Прискорення (акселірація) – відміна риса
еволюції: вперше це підкреслив академік Опарін. Після виникнення життя на Землі
її еволюція характеризується тенденцією до поступового прискорення. Від
виникнення перших живих істот (біля 3,5 млрд.р.назад) до першого масового розвитку
багатоклітинних в вендську епоху пройшло більш 2,5 млрд.р. Для досягнення
величезного різноманіття тварин і рослин було необхідно біля 400 млн.р., для розвитку ссавців
і птах – біля 100 млн.р., приматів – біля 60 млн.р., гомінід – біля 16 млн. р., для роду чоловіка – 6 млн. р., для Homo sapiens – 60 тис.р.

Древній кам’яний вік (палеоліт) продовжувався
стільки ж,
скільки слідуючі неоліт, бронзовий і залізний віки. Сучасна наука зародилась біля 300 р. назад.
Увесь хід розвитку свідчить про прискорення.

Швейцарський інженер і філософ Ейхельберг
досить образно описує темпи прогресу людства:

“ Припускається, що вік людства 600 тис. р.
Уявляємо собі рух людства як марафонський біг на 60 км.

Більша частина 60-кілометрової відстані
проходить по дуже складному шляху – через незаймані ліси. Ми мало знаємо цю
частину,
так як лише в кінці, на 58-59-м кілометрі бігу, зустрічаємо разом з первісною зброєю малюнки печерних людей як перші
ознаки культури і ледве  лише на останньому кілометрі шляху з’являється все
більше ознак землеробства.

За 200 м до фінішу дорога вже покрита кам’яними
плитами,
ми проминаємо римські фортеці.

За 100 м до фінішу наш бігун пробігає через
середньовікові міста.

До фінішу залишається ще 50 метрів; там стоїть
людина,
яка розумними очами слідкує за бігуном, - це Леонардо да Вінчі.

Залишається тільки 10 метрів! Вони починаються
при світлі факелів і при світлі масляних світильників.

Але при стримкому пориві на останніх 5 метрах
трапляється диво: світло заливає нічну дорогу, машини шумлять на землі і в
повітрі і здивований бігун осліплен прожекторами фото- і телекореспондентів”.

Ейхельберга турбує цей стрімкий біг. Він питає
– невже стрімкий рух людства до научно-технічного прогресу може виявитись
рухом  до його загибелі?

Безперечно, що розвиток людства
визначається іншими законами, відмінними від законів біологічної еволюції. Але еволюція життя і
неживої природи в геологічному минулому – процес діалектичний, котрому теперішнє
зобов’язане своїм існуванням. На довгому шляху життя крізь глибини часу можно
виявити вражаючий зв’язок між мешканцями Землі і спадкоємністю розвитку клімату
і ландшафту, періодами небувалого розквіту і епохами згубних випробувань. Сучасне
середовище, в якому ми живемо, змінюється з дивовижною швидкістю; зараз за десятиріччя проходять
зміни, які
в минулому проходили за мільйони років.

Прискорення є спільною закономірністю в
розвитку. Але з ним зв’язана і цефалізація, сучасним досягненням якої є
людський мозок. Прискорення веде не до загибелі, а до прогресу. В цьому
закономірність еволюції.



Ваше мнение



CAPTCHA