Ученики на Учителя.com


Практическая работа "Анализ и оценка различных гипотез происхождения жизни и человека"

ПРАКТИЧЕСКАЯ РАБОТА №1
Тема: Анализ и оценка различных гипотез происхождения жизни и человека
Цель: применение знаний и умений дать оценку основным направлениям в развитии взглядов на
происхождение жизни и человека на Земле.
Ход работы:
Выполните предложенные задания.
С глубокой древности до нашего времени было высказано огромное количество гипотез о
происхождении жизни на Земле. Но всё многообразие этих идей сводится к двум
взаимоисключающим точкам зрения – биогенезу и абиогенезу.
Биогенез – происхождение живого от живого.
Абиогенез – происхождение живого от неживого.
Борьба сторонников биогенеза и абиогенеза является одной из увлекательнейших страниц в истории
биологии.
Задание №1
Прослушав урок 8 (11 класс) на платформе РЭШ
(https://resh.edu.ru/subject/lesson/3874/main/301098/ )
заполните таблицу.
Основные теории возникновения жизни на Земле:
• Креационизм;
• Витализм (спонтанное зарождение жизни)
• Теория стационарного состояния;
• Панспермия;
• Биохимическая эволюция.
• Гипотеза Биопоэза
Запишите характеристику каждой теории по плану:
Гипотезы
Кем и когда была
разработана
Основная суть
теории
Достоинства
теории
Недостатки
теории
Задание №2
Проанализируйте опыт Л. Спалланциани.
В 1765 году Ладзара Спалланциани провёл следующий опыт: подвергнув мясные и овощные отвары
кипячению в течение нескольких часов, он сразу же их запечатал, после чего снял с огня. Исследовав
жидкости через несколько дней, Спалланциани не обнаружил в них никаких признаков жизни. Из
этого он сделал вывод, что высокая температура уничтожила все формы живых существ и без них
ничто уже живое не могло возникнуть.
Ответьте на вопрос: какая другая причина могла препятствовать росту микроорганизмов в
экспериментах Спалланциани?
Задание №3
Проанализируйте опыт Луи Пастера.
1. Цель: доказать невозможность самопроизвольного зарождения жизни в современных условиях.
2. Ход:
3. Результат:
4. Вывод:
Задание №4
1. Дополните и запишите выводы по теме урока
2. Ответьте на вопросы:
1 Почему жизнь возникла (зародилась) и вначале развивалась только в океане?
2 В настоящее время возможно ли образование жизни небиологическим путём?
3. Вам предлагается синквейн с открытыми строками.
Ваша задача определить по указанным строкам, о какой гипотезе происхождения жизни идет речь, и
закончить синквейн.
А). 1……………………………
2. Божественная, недоступная
3. Сотворил, дал жизнь, научил
4. Мир создал Бог
5. Бог или Творец
Б). 1……………………….
2. современная, коацерватная.
3. проверили, поэкспериментировали, доказали
4. Все живое произошло от не живого (абиогенез)
5. Опарин – Холдейн
В). 1…………………..
2. абсурдная, смешная
3. вырастают в пробирке, выходят из смолы, возникают при гниении
4. Живые организмы зарождаются самопроизвольно
5. Луи Пастер
Г). 1……………………………….
2. космическая, инопланетная
3. попадают случайно, найдены на Луне, занесены на Землю
4. Жизнь на Землю занесена космическими телами или пришельцам
5. бактерии – зародыши жизни
Дополнительная информация к практической работе
Определённым этапом в развитии гипотез абиогенеза стала концепция А.И. Опарина, представляющая собой
синтез дарвинизма с биохимией. Высказанная в 1924 году эта гипотеза завоевала многочисленных сторонников.
Основной вклад А.И. Опарина в проблему происхождения жизни заключается в том, что он указал путь
экспериментального решения этой проблемы. Сходная гипотеза была независимо высказана Дж. Холдейном в
1929 году, однако сам Холдейн подчёркивал приоритет А.И. Опарина в этом вопросе.
Эта гипотеза исходит из предположения о постепенном возникновении жизни на Земле из неорганических
веществ путём длительной химической эволюции на уровне молекул. По Опарину, процесс возникновения
жизни на нашей планете можно разделить на ряд этапов:
1. абиогенный синтез простейших органических соединений из неорганических;
2. абиогенный синтез полимеров (белков, жиров, углеводов, нуклеиновых кислот) из простых
органических соединений;
3. образование коацерватов как обособление в растворе высокомолекулярных веществ в виде
высококонцентрированного раствора;
4. взаимодействие коацерватов с окружающей средой, сходство с живыми организмами: рост, питание,
дыхание, обмен веществ, размножение;
5. возникновение генетического кода, мембраны и начало биологической эволюции.
Современная космология связывает происхождение Вселенной с «Большим взрывом», некоторые факты
подтверждают идею большого взрыва, согласно которой, около 15 млрд. лет назад произошёл чудовищной силы
взрыв, породивший известную нам Вселенную. В соответствии с концепцией О.Ю. Шмидта около 6 млрд. лет
назад из газово-пылевого облака образовалось Солнце. Из оставшейся части облака, вращающейся вокруг
Солнца, сформировались планеты Солнечной системы, в числе которых была и Земля. Самым древним из
обнаруженных горных пород 4,6 млрд. лет. В слоях моложе 3,8 млрд. лет обнаружены продукты распада
хлорофилла и других пигментов, а возрастом 3,2 млрд. лет датируются первые достоверные находки
микроорганизмов. Можно заключить, что жизнь возникла в период между 4-3 млрд. лет. Какие условия
являются необходимыми и достаточными для её возникновения? Первоначально Земля была холодной, но
благодаря распаду радиоактивных элементов она разогрелась, а температура в её недрах достигла 1000ºС, в
результате чего твёрдые породы начали плавиться и распределились следующим образом: в центре – самые
тяжёлые, а на поверхности – самые лёгкие. Под влиянием высокой температуры вещества вступали в
химические реакции. Активно действовали вулканы, выбрасывая на поверхность планеты из её недр огромное
количество неорганических веществ. В результате дегазации планетарных недр образовалась атмосфера,
которая состояла из паров воды, углекислого газа, азота, окислов серы. Свободный кислород, который
выделялся из мантии, быстро расходовался на процессы окисления.
Затем наступил период охлаждения планеты. Температура на поверхности Земли снизилась до 100ºС, началась
конденсация водяного пара в атмосфере, прошли проливные дожди, продолжавшиеся тысячелетия и
сопровождающиеся грозами. Горячая вода заполняла впадины земной поверхности. В ней растворялись
вещества, содержащиеся в земной коре и атмосфере, вступали в химические реакции. Когда Земля остыла
настолько, что водяные пары сгустились и образовали первичный океан, многие соединения, в том числе и
органические, оказались растворёнными в водах этого океана. Таким образом, на планете в то время сложился
уникальный, неповторимый комплекс условий. Поверхность Земли, вероятно, ещё не совсем остыла, но и не
была излишне накалена, отсутствие озонного экрана способствовало неограниченному поступлению на
поверхность планеты ультрафиолетового излучения, что способствовало образованию органических веществ.
Предложения Опарина были подтверждены экспериментальными опытами. В 1953 году молодой
американский исследователь Стенли Миллер подверг воздействию электрического искрового разряда смесь
простейших газов (водорода, метана, аммиака и паров воды), составляющих, по его мнению, атмосферу
первичной Земли. В реакционной смеси он обнаружил аминокислоты и другие органические соединения.
Однако низкомолекулярные органические вещества ещё не жизнь. Основу жизни представляют биополимеры –
длинные молекулы белков и нуклеиновых кислот, слагающиеся из звеньев – аминокислот и нуклеотидов.
Возможно, биополимеры возникли в предбиологическую эпоху на раскалённых склонах вулканов, а затем
дожди смывали их в «первичный бульон».
Проблема происхождения жизни в результате многолетних экспериментальных исследований возможных путей
предбиологической эволюции практически свелась к одному центральному и чётко формулируемому вопросу –
как возникли простейшие живые системы, которые способны к «саморазмножению» за счёт использования
веществ и энергии окружающей среды.
Опарин считал, что переход от химической эволюции к биологической требовал обязательного
возникновения фазово-обособленных систем, способных взаимодействовать с окружающей внешней средой,
используя её вещества и энергию, и на этой основе способных расти, множиться и подвергаться естественному
отбору. Учёный полагал, что решающая роль в превращении неживого в живое принадлежала белкам.
Экспериментально было установлено, что высокомолекулярные соединения, в том числе и белки, способны к
образованию комплексов, которые могут обособляться от всей массы воды, образуя так называемые
коацерватные капли, или коацерваты. Некоторые свойства коацерватов сходны со свойствами живых
организмов. Так, коацерватные капли обладают уже определённым, хотя и примитивным, строением. Эти
маленькие капли – комочки белка способны поглощать из внешней среды органические и неорганические
вещества и расти за счёт их поступления. В дальнейшем коацерваты приобрели способность поглощать из
окружающей среды лишь те соединения, которые обеспечивали им устойчивость, то есть среди коацерватов
шёл биохимический естественный отбор. На границе между коацерватами и внешней средой выстраивались
молекулы липидов, что привело к образованию примитивной клеточной мембраны, обеспечивающей
коацерватам стабильность. В результате соединения и взаимодействия коацерватов с молекулами, способными
к самовоспроизведению (полинуклеотиды), могли возникнуть примитивные клетки – пробионты,
предшественники первых живых организмов. Такая предположительная последовательность событий должна
была привести к образованию примитивного самовоспроизводящегося гетеротрофного организма, питавшегося
органическими веществами первичного бульона.
Возникновение первых примитивных клеток и начало биологической эволюции произошло около 3-3,5 млрд.
лет назад. Первые живые организмы существовали в восстановительной среде и имели анаэробный тип
дыхания, а по своему строению напоминали бактерии. По способу питания они были гетеротрофы, затем
возникли автотрофы, синтезирующие органику из углекислого газа и воды, используя для этого энергию
окислительно-восстановительных реакций (хемоавтотрофы) или солнечного света (фотоавтотрофы). В период
возникновения жизни на Земле она подвергалась интенсивному излучению Солнца, которое было губительно
для всего живого, поэтому все процессы происходили в океане. Сейчас любые органические вещества, как бы
они не образовывались, тотчас будут поглощены гетеротрофами. В наше время органические вещества
возникают биологическим путём, то есть в процессе создания себе подобных.
В последние годы появляются теории, согласно которым жизнь возникла в форме биоценоза, уже включённого
в геохимические круговороты, но ещё не распавшегося на отдельные организмы. Источником первичной
энергии служил не солнечный свет, а восстановленные химические вещества из недр Земли, то есть первичная
жизнь была не «фотосинтетическая», а «хемосинтетическая». Представление о первых очагах жизни дают
недавно открытые подводные сообщества, живущие у гидротерм – выходов горячих вод и газов на дне океана.
Обретшая свои первичные качества жизнь понемногу растеклась от гидротерм по первичному океану, насыщая
его органикой.
Существуют и другие гипотезы и теории происхождения жизни на Земле. Все они не противоречат друг другу в
главном: живое возникло в результате целого ряда химических и физических превращений, осуществляемых на
протяжении очень длительного времени в условиях молодой планеты Земля.
«Часто утверждают, что в настоящее время имеются все условия для возникновения примитивных живых
существ, которые имелись когда-то. Но если бы сейчас в каком-либо тёплом маленьком водоёме, содержащем
все необходимые соли аммония и фосфата и доступном воздействию света, тепла, электричества и т.п.,
химически образовался белок, способный к дальнейшим всё более сложным превращениям, то этот белок
немедленно был бы разрушен или поглощён, что было невозможно в период до возникновения живых существ»
Чарлз Дарвин.
Таким образом:
1. Жизнь на нашей планете прошла длительный путь эволюционного развития.
2. Подавляющее число экспериментальных исследований по проблеме происхождения жизни
стимулировалось теорией Опарина.
3. Согласно гипотезе А.И. Опарина, историческому развитию живых существ предшествовал этап
абиогенного образования органических веществ.
4. Синтез органических веществ из неорганических осуществлялся в водной среде при уникальном
сочетании внешних условий, более не возникающих в истории планеты.
5. Непосредственными предшественниками первых одноклеточных организмов, вероятно, были
коацерваты.
6. В последние годы в молекулярной биологии выявилась совершенно особая роль РНК. Кроме хорошо
известных функций, выяснилось, что некоторые РНК обладают ярко выраженной каталитической активностью.
Вполне возможно, что первичная жизнь была построена на РНК.
7. В настоящее время мы не можем считать, что проблема происхождения жизни решена. Учёные
продолжают искать перспективные пути её решения.
Скачать материал

Биология - еще материалы к урокам: