Урок Возникновение жизни на Земле

Урок Гипотезы возникновения жизни на Земле.

Биогенез и абиогенез

(Отчасти) о том, как все началось и (в основном) о том, как все развивалось.

Цель: дать понятие про абиогенез и биогенез, познакомить с гипотезами самозарождения, панспермии, другими современными биогенетическими гипотезами; показать роль эксперимента в становлении научных гипотез; показать роль ученых; учить работать с дополнительной литературой, учить сравнивать, анализировать; моральное и патриотическое воспитание учащихся.

Оборудование: портреты ученых, самодельные схемы основных гипотез.

Основные термины и понятия: абиогенез, биогенез, креационизм, спонтанное зарождение, панспермия, биохимическая эволюция.

Ход урока

I. Организиционный момент

II. Мотивация учебной деятельности Рассказ. Беседа.

Учитель. Вопрос возникновения жизни волновал человека с давних пор. И во все времена находились люди, которые пытались решить эту вечную загадку. С глубокой древности и до нашего времени было высказано множество гипотез о происхождении жизни на Земле. Однако все их многообразие сводится к двум взаимоисключающим точкам зрения.

– Как вы считаете к каким взглядам на происхождение жизни?

Сторонники теории биогенеза ( от греч. био – жизнь, генезис –происхождение) полагали, что все живое происходит только от живого.

Их противники защищали теорию абиогенеза (а – от лат. отрицательная приставка). Они считали возможным происхождение живого от неживого, т. е. в той или иной мере допускали самозарождения жизни.

Борьба последователей биогенеза и абиогенеза – одна из захватывающих страниц в истории науки.

Попробуем и мы проследить эти удивительные страницы. Но сначала надо понять, что такое жизнь.

III Актуализация опорных знаний.
Рассказ, беседа.

1.Свойства живого.

1. Единство химического состава с преобладанием С, О, Н, N.

2. Метаболизм - обмен веществ (питание, дыхание, выделение).

3. Рост и развитие.

4. Саморегуляция.

5. Размножение.

6. Раздражимость.

7. Распространение.

8. Репродукция (самообразование).

9) Хиральность – особенность молекул существовать в двух зеркальных формах. К числу органических веществ, обладающих ею, принадлежат белки, которые содержат только «левые» аминокислоты и нуклеиновые кислоты –только «правые» сахара. Это важнейшая черта, отличающая живое от неживого. Неживой природе присуща тенденция к установлению зеркальной симметрии – равновесию между левым и правым.

2. Признаки живого не абсолютны.

а) Движение. Двигаться могут живые и неживые объекты.

б) Дыхание. 1) Анаэробы - организмы, способные жить без кислорода
(кишечные паразиты, бактерии). 2) При горении, как и при дыхании,
поглощается 0₂ и выделяются С0₂ и Н₂0.

в) Размножение. Например, рабочие пчелы и муравьи не размножаются.

В насыщенных растворах при внесении туда кристалла идет образование новых кристаллов, подобных внесенному. Однако кристаллы нельзя отнести к живым телам, так как, несмотря на способность к воспроизведению, они не могут эволюционировать.

Звезды , планеты, звездные системы рождаются, стареют и умирают, т.е. эволюционируют, они подвижны и даже могут образовывать звезды, но эти новые образования не будут подобны исходным.

3. Определение жизни Ф. Энгельсом.

«Жизнь – есть способ существования белковых тел, существенным моментом которого является постоянный обмен веществ с окружающей их внешней средой...». Но белки не способны к самовоспроизведению и обмену веществ.

Свойством воспроизведения обладают нуклеиновые кислоты и даже отдельные фрагменты молекулы ДНК. Но реализация заключенной в них информации происходит только при наличии ферментов, АТФ, воды и других соединений, а также при изоляции реакций от среды и связи с окружающим миром.

4. Описательное определение академика Волькенштейна:

«Живые существа, встречающиеся на Земле - это открытые, саморегулирующиеся, самовоспроизводящиеся системы, построенные из биополимеров (белков и нуклеиновых кислот).

IV. Изучение нового материала.

Лекция, сообщения учащихся.

1. Донаучные представления о происхождении жизни.

Гипотезы самозарождения и биогенеза.

1) Гипотеза Аристотеля: «наличие «активного начала» при подходящих условиях вызывает возникновение живых существ».

2) Развитие гипотезы: Теофраст Парацельс (1493 - 1541) - описал «наблюдения» самозарождения мышей из грязного белья, лягушек - из тины, червей - из навоза, мух и тараканов из грязи. Парацельс в XV веке описал синтез гомункулюса (человечка).

Жан Ван Гельмонт (1579 - 1644) описал способ получения мышей путем самозарождения. из грязной рубахи, посыпанной пшеницей, за 21 день. «Активное начало» – пот.

2. Первые опыты по доказательству невозможности зарождения жизни на Земле в современную эпоху.

а) Франческо Реди в 1668 г. поставил опыт, отвергший самозарождение жизни. В 4 открытых сосудах с мясом и рыбой завелись мухи. В 4 сосудах,
закрытых кисеей, не заводились личинки мухи. Это первое доказательство
биогенеза.

б) М. М. Тереховский (1740 - 1796) поставил опыт, отвергший
самозарождение жизни в 1775году. В прокипяченном бульоне, запаянном в
колбе, не происходит гниения, а в не запаянном идет процесс гниения.
Тереховскому возражали: для самозарождения жизни необходим свежий воздух.

в) Появление книги Ч. Дарвина вновь поставило вопрос о том, как
возникла жизнь на Земле. Французская академия наук в 1859 г. назначила
специальную премию за попытку осветить вопрос о самопроизвольном
зарождении. Эту премию спустя три года (в 1862г.) получил знаменитый
французский ученый Луи Пастер (1822 – 1895).

Луи Пастер видоизменил опыт Тереховского. Использовал колбу с S -образным горлом. Микробы оседали в колене горла, и бульон оставался стерильным. Если колено омывали бульоном, он загнивал.

На основании опытов Пастера были созданы:

• методы стерилизации;

• учение об асептике, антисептике;

• консервная промышленность.

Луи Пастер показал, что новое не может произойти от неживого.

3. Другие теории происхождения жизни.

1) Креационизм ( от лат. «crcatio» – сотворение) – религиозное учение о
сотворении мира Богом из ничего. Характерен для теистических религий -
нудизма, христианства, ислама.

Архиепископ Ашер (Ираландия, 1650). Библейская генеалогия:

Адам + .до Христа = 4004 года. Акт творения -– октябрь 4004 до н. э. (6

дней). Археологи доказали, в это время уже существовали цивилизации, а жизь

появилась 3, 5 млрд. лет назад.

2) Теория стационарного состояния.

Жизнь существовалв ВСЕГДА. «Жизнь вечна, так как нет геологических эпох, где отсутствовали бы ее следы». Этой теории придерживались Вернадский В. И. ( 1863 - 1945), написал труд «Начало и вечность жизни» в 1823 году и Костычев С. П. (1877 - 1931), его работа «О появлении жизни на Земле». Считали, что между живой и неживой природой существуют коренные различия.

3) Теория панспермии. «Жизнь занесена на Землю из космоса».
Споры жизни рассеяны в космосе.

- На землю они попадают с космической пылью, 250 тонн которой в сутки попадает на Землю.

- Скорость спор большая за счет давления солнечного света. Придерживался этой теории Сванте Аррениус (1859 – 1927; Н. П. 1903) –

шведский физико-химик. Лебедев П. Н.(1866 – 1912) – русский физик открыл и измерил давление света на твердые тела (1899) и газы (1907). Возражения против теории:

- споры погибнут от радиации;

-споры должны были где-то возникнуть. Если жизнь возникла не на Земле, то как она возникла вне ее?

4) Гипотеза академика Опарина.

Опарин выдвинул ее в 1924 году, а в 1929 – американский ученый Дж. Холдейн.

1) На любой планете возникновение жизни неизбежно при создании благоприятных условий.

2) История Солнечной системы.

а) 5 млрд. лет назад возникло Солнце из пылевого облака, остатка взрыва
сверхновой звезды.

б) Сформировались холодные планеты.

в) Земля разогрелась за счет радиоактивности и падения метеоритов. При
расплавлении тяжелые элементы опустились вниз, образовав железное ядро, а
легкие поднялись вверх, образовав кору и атмосферу.

г) Первичная атмосфера состояла из Н₂0, С0₂, СО, Н₂S, NH₃, СН₄, НСN.
0₂ появился позже в результате фотосинтеза, Н₂ появился в результате

окисления NНз. Углеводороды (газ, нефть) появились за счет взаимодействия карбидов металлов с водой.

д) Температура поверхности Земли упала за счет снижения радиоактивности.

е) Несколько тысяч лет шел горячий дождь, заполнивший водой моря и
океаны.

ж) В горячей воде растворились все соли и газы.

з) За счет молний и ультрафиолета возникла первая органика.

3) Абиогенный синтез органических веществ – первый шаг образования
жизни на Земле.

Доказательства абиогенного синтеза органических веществ в опыте Миллера. Миллер нагревал в колбе раствор в первичной атмосфере, пропуская электрические разряды. Через несколько дней прозрачная жидкость стала коричневой и содержала сахара, альдегиды, аминокислоты.

Пасынский и Павловская повторили этот опыт, но вместо электрических разрядов использовали ультрафиолет.

4) Концентрирование веществ (полимеризация)- второй шаг образования жизни. Опарин считал, что образовались коацерваты (протобионты).

а) Коацерваты - самопроизвольно концентрирующийся раствор органических веществ в виде капелек.

б) В коацервате были более высокие концентрации органических веществ, что увеличивало скорость реакций между ними и вело к усложнению
органических молекул.

в) Опарин показал, что коацерваты имеют свойства живого: могут
поглощать некоторые вещества (питание); при этом увеличиваются в размерах
(рост); в результате химических реакций некоторые вещества переходят во
внешний раствор (выделение); некоторые капли разрушаются, а другие
выживают (естественный отбор); при встряхивании коацерваты дробятся
(размножение).

Отличие коацерватов от живого: нет воспроизводства одних и тех же молекул в матричном синтезе; отсутствует самообновление состава.

5) Появление воспроизводящихся молекул – третий шаг образования жизни на Земле. С этого момента можно говорить о появлении примитивного гетеротрофного организма, питательной средой для которого служили органические вещества «первичного бульона».

5. На современном этапе выдвигается гипотеза Г. Войткевича (1988). В ней образование органических веществ отрывается от Земли и переносится в космическое пространство, в Солнечную систему. При охлаждении и конденсации газовой туманности на первичной Земле мог оказаться весь набор органических веществ, которые синтезируются в Космосе. При определенных условиях и появилось живое вещество, которое «концентрировалось» около молекулы ДНК, образовавшейся абиогенно. А дальше появляется биосфера.

V. Обобщение знаний учащихся

• Чем отличается гипотеза Опарина – Холдейна от других гипотез?

• В чем недостатки абиогенетических гипотез?

• Решена ли на данном этапе проблема возникновения жизни?

Эта проблема остается нерешенной. Пока не существует единственной научной теории, объясняющей данный процесс. Механизм перехода от сложных неживых веществ к простым живым организмам все еще принадлежит к нераскрытым тайнам природы. Таким образом, за каждым из нас оставлена свобода выбора: верить в гипотезу Опарина – Холдейна иди в то, что жизнь создана Богом.

VI. изучить параграф; учить записи в тетради. Повторить: чем

прокариоты отличаются от эукариот?