Зміст
Введення
1. Відмінність живого від неживого.
2. Концепція виникнення життя.
3. Речова основа життя.
Висновок
Список використаної літератури.
Введення
Актуальність теми. Одним з найбільш важких, і в той же час цікавих в сучасному природознавстві є питання про походження життя. Він важкий тому, що, коли наука підходить до проблем розвитку як створення якісно нового, вона виявляється у межі своїх можливостей як галузі культури, заснованої на доказах та експериментальної перевірку тверджень. З незапам'ятних часів походження життя було загадкою для людства. З моменту своєї появи завдяки праці людина починає виділятися серед інших живих істот. Але здатність задати собі питання «звідки ми?» Людина отримує порівняно недавно-7-8 тис. років тому, на початку нового кам'яного віку (неоліту). Вельми примітно, що саме на початку неоліту люди виходять з печер і починають будувати постійні житла на відкритих місцях. Перед поглядом людини розкривається світ, який до того був йому відомий лише частково. Картина навколишнього світу безперервно збагачується, так як людський розум відкриває все нові горизонти. До цього часу людина насилу відділяв себе від інших тварин (людина була і мисливцем, і своєрідною дичиною), але поступово він став відмежовувати себе від природи і своїм внутрішнім духовним світом.
Питання про походження життя на Землі належить до числа найбільш складних питань науки. Навколо цього питання впродовж багатьох століть розгорталася боротьба релігії і науки, ідеалізму і матеріалізму. Ідеалісти стверджують, що виникнення життя на Землі не можна пояснити матеріальними причинами. За їхніми уявленнями, в основі життя лежать не матеріальні процеси, а не доступне розуму людини надприродне вищу духовну початок - «божественний розум», «світовий дух», «вищі сили» і т.д. [1]
Вчені сьогодні не в змозі відтворити процес виникнення життя з такою ж точністю, як це було кілька мільярдів років тому. Навіть найбільш ретельно поставлений досвід буде лише модельним експериментом, позбавленим низкою факторів, що супроводжували появу живого на Землі. Труднощі методологічна - у неможливості проведення прямого експерименту по виникненню життя (унікальність цього процесу перешкоджає використанню основного наукового методу). Питання про походження життя цікавий не тільки сам по собі, але і тісним зв'язком з проблемою відмінності живого від неживого, а також зв'язком з проблемою еволюції діяли при зародженні життя. У чому сутність живого? Як і наскільки механізми еволюції діяли при зародженні життя?
1. Відмінність живого від неживого
Світ живих істот, включаючи людину, представлений біологічними системами різної структурної організації і різного рівня підпорядкування, або узгодженості. З курсу ботаніки та зоології відомо, що всі живі організми складаються з клітин. Як бактеріальна клітина, так і клітина найпростіших являє собою цілий організм, здатний виконувати всі функції, необхідні для забезпечення життєдіяльності. А от клітини, що входять до складу багатоклітинного організму, спеціалізовані, тобто можуть здійснювати тільки одну яку-небудь функцію і не здатні самостійно існувати поза організмом. Елементи організму - клітини, тканини і органи - в сумі ще не являють собою цілісний організм. Лише поєднання їх в історично сформованому в процесі еволюції порядку, їх взаємодію, утворює цілісний організм.
Інтуїтивно ми всі розуміємо, що є живе і що - мертве. Однак при спробі визначити сутність живого виникають труднощі. Так, один з авторів запропонував наступне «глибокодумне» визначення: живий організм - це тіло, доданок з живих об'єктів; неживе тіло - доданок з неживих об'єктів [2].
Але окрім подібних, явно беззмістовних визначень, що представляють собою, по суті, тавтологію, мають і інші, більш змістовні. Однак і вони на перевірку виявляються неповними і тому уразливими. Широко відомо, наприклад, визначення, дане Ф. Енгельсом, що життя - це спосіб існування білкових тіл, істотним моментом якого є постійний обмін речовин з навколишнім їх зовнішньою природою. І все ж жива миша і палаюча свічка з фізико-хімічної точки зору знаходяться в однаковому стані обміну речовин із зовнішнім середовищем, так само споживаючи кисень і виділяючи вуглекислий газ, але в одному випадку - в результаті дихання, а в іншому - в процесі горіння. Цей простий приклад показує, що обмінюватися речовинами з навколишнім середовищем можуть і мертві об'єкти. Таким чином, обмін речовин є хоч і необхідним, але недостатньою критерієм визначення життя, втім, як і наявність білків.
З усього сказаного можна зробити висновок, що дати точне визначення життя вельми непросто. Сучасна біологія при описі живого йде по шляху перерахування основних властивостей живих організмів. При цьому підкреслюється, що тільки сукупність даних властивостей може дати уявлення про специфіку життя.
До властивостей живого зазвичай відносять такі: Живі організми характеризуються складною, впорядкованою структурою. Рівень їх організації значно вище, ніж в неживих системах. Живі організми отримують енергію з навколишнього середовища, використовуючи її на підтримку своєї високої впорядкованості. Велика частина організмів прямо або побічно використовує сонячну енергію. Живі організми активно реагують на навколишнє середовище. Здатність реагувати на зовнішні подразнення - універсальна властивість всіх живих істот, як рослин, так і тварин. Живі організми як змінюються, а й ускладнюються. Все живе розмножується. Ця здатність до самовідтворення, мабуть, сама вражаюча здатність живих організмів. Причому потомство і схоже, і в той же час чимось відрізняється від батьків. У цьому виявляється дія механізмів спадковості і мінливості, що визначають еволюцію всіх видів живої природи. Подібність потомства з батьками обумовлено ще однією чудовою особливістю живих організмів - передавати нащадкам закладену в них інформацію, необхідну для життя, розвитку і розмноження. Ця інформація міститься в генах - одиницях спадковості, найдрібніших внутрішньоклітинних структурах. Генетичний матеріал визначає напрям розвитку організму. Живі організми добре пристосовані до середовища проживання і відповідають свого способу життя.
Із сукупності цих ознак випливає таке узагальнене визначення сутності живого: життя є форма існування складних, відкритих систем, здатних до самоорганізації та самовідтворення. Найважливішими функціональними речовинами цих систем є білки і нуклеїнові кислоти [3].
Враховуючи зберігається дискусійність категорії життя, аналіз її ознак слід доповнити розглядом структури живого, складових його елементів, частин.
Є кілька фундаментальних відмінностей живого від неживого в матеріальному, структурному і функціональному планах. У матеріальному плані до складу живого обов'язково входять високоупорядоченние макромолекулярні органічні сполуки, звані биополимерами, - білки і нуклеїнові кислоти (ДНК і РНК). У структурному плані живе відрізняється від неживого клітинною будовою. У функціональному плані для живих тіл характерно відтворення самих себе. Стійкість і відтворення є і в неживих системах. Але в живих тілах має місце процес самовідтворення. Також живі тіла відрізняються від неживих наявністю обміну речовин, здатністю до росту і розвитку, активної регуляції свого складу та функцій, здатністю до руху, подразливістю, пристосованістю до середовища і т.д. Невід'ємною властивістю живого є діяльність, активність. «Всі живі істоти мають або діяти, або загинути. Миша повинна перебувати в постійному русі, птах літати, риба плавати і навіть рослина повинна рости »[4].
Багатогранність живого. Передбіологічних структури, що представляють собою гігантські органічні макромолекули, є межею хімічної еволюції речовини. Наступний і принципово інший рівень складності в організації матерії в порівнянні з атомарно-молекулярному рівнем - це жива матерія, жива природа, Життя у всіх її формах є об'єктом біології, тому, маючи на увазі все живе, можна говорити про біологічному рівні організації матерії.
Жива природа (коротко - життя) - це така форма організації матерії на рівні макросвіту, яка різко відрізняється від інших форм відразу багатьма ознаками. Кожен з цих ознак може служити для розмежування живої та неживої природи, а відповідно - основою для визначення, що є життя. Суттєвими виявляються всі ці ознаки. Жодним із них не можна знехтувати.
Перш за все, будь-який живий об'єкт є системою - сукупністю взаємодіючих елементів, яка має властивості, відсутніми у елементів, які складають цей об'єкт.
Мікроскопічно живого означає, що будь-який живий організм, починаючи з бактерії, або ж його самостійно функціонуюча підсистема повинна містити велике число атомів. Інакше впорядкованість, необхідна для життя, зруйнувалася б флуктуаціями.
Гетерогенність означає, що організм утворений з безлічі різних речовин.
Відкритість живої системи проявляється в безупинному обміні енергією і речовиною з навколишнім середовищем. Самоорганізація можлива лише у відкритих сільнонеравновесних системах.
Елементний склад живого визначається головним чином шістьма елементами: кисень, вуглець, водень, азот, сірка, фосфор. Крім того, живі системи містять сукупність складних біополімерів, які для неживих систем не характерні (білки, нуклеїнові кислоти, ферменти та ін) Живі системи існують кінцевий час. Властивість самовідтворення зберігає біологічні види. Кінцівка живих систем створює умови їх змінюваності та вдосконалення.
Властивість всього живого - подразливість - проявляється у вигляді реакції живої системи на інформацію, вплив ззовні.
Жива система має дискретністю - складається з окремих (дискретних) елементів, що взаємодіють між собою. Кожен з них також є живою системою. Поряд з дискретністю живій системі властива цілісності - всі її елементи функціонують тільки завдяки функціонуванню всієї системи в цілому.
Розглянь докладніше критерії, що відрізняють живі системи від об'єктів неживої природи, і основні характеристики процесів життєдіяльності, що виділяють жива речовина в особливу форму існування матерії.
Особливості хімічного складу. До складу живих організмів входять ті ж хімічні елементи, що і в об'єкти неживої природи. Однак співвідношення різних елементів у живій і неживому неоднаково. Елементний склад неживої природи поряд з киснем представлений в основному кремнієм, залізом, магнієм, алюмінієм і т.д. У живих організмах 98% хімічного складу припадає на чотири елементи - вуглець, кисень, азот і водень. Однак у живих тілах ці елементи беруть участь в утворенні складних органічних молекул, поширення яких в неживій природі принципово інше за кількістю, як за кількістю, так і по суті. Переважна більшість органічних молекул навколишнього середовища являють собою продукти життєдіяльності організмів.
Метаболізм. Всі живі організми здатні до обміну речовин з навколишнім середовищем, поглинаючи з неї речовини, необхідні для живлення, і виділяючи продукти життєдіяльності. У неживій природі також існує обмін речовинами, однак при небіологічних круговороті речовин вони просто переносяться з одного місця на інше або змінюється їх агрегатний стан: наприклад змив грунту, перетворення води в пару або лід.
Живі організми поглинають з навколишнього середовища різні речовини. Внаслідок цілого ряду складних хімічних перетворень речовини з навколишнього середовища уподібнюються речовинами живого організму і з них будується його тіло. Ці процеси називаються асиміляцією, або пластичним обміном. Інша сторона обміну речовин - процеси дисиміляції, в результаті яких складні органічні сполуки розпадаються на прості, при цьому втрачається їх схожість з речовинами організму і виділяється енергія, необхідна для реакцій біосинтезу. Тому дисиміляцію називають енергетичним обміном.
Єдиний принцип структурної організації. Всі живі організми, до якої б систематичної групи вони не ставилися, мають клітинну будову.
Репродукція. На організменному рівні самовідтворення або репродукція, проявляється у вигляді безстатевого або статевого розмноження особин. Завдяки репродукції не тільки цілі організми, а й клітини, органели клітин (мітохондрії, пластиди та ін) після поділу подібні зі своїми попередниками.
Спадковість. Спадковість полягає у здатності організмів передавати свої ознаки, властивості і особливості розвитку з покоління в покоління.
Мінливість Це властивість як би протилежно спадковості, але разом з тим тісно пов'язане з нею, так як при цьому змінюються спадкові задатки - гени, що визначають розвиток тих або інших ознак. Мінливість створює різноманітний матеріал для природного відбору, тобто відбору найбільш пристосованих особин до конкретних умов існування в природних умовах, що у свою чергу, призводить е появи нових форм життя, нових видів організмів.
Ріст і розвиток. Здатність до розвитку - загальна властивість матерії. Під розвитком розуміють необоротне спрямоване закономірна зміна об'єктів живої та неживої природи
Подразливість. Будь-який організм нерозривно пов'язаний з навколишнім середовищем: дістає з неї поживні речовини, піддається впливу несприятливих факторів середовища, вступає у взаємодію з іншими організмами і т.д. У процесі еволюції у живих організмів виробилося і закріпилося властивість вибірково реагувати на зовнішні впливи. Це властивість носить назву подразливості. Організми, що не мають нервової системи, наприклад найпростіші або рослини, позбавлені і рефлексів. Їх реакції, що виражаються в зміні характеру руху або зростання, прийнято називати таксисом або тропізм, додаючи при їх позначенні назва подразника. Наприклад, фототаксис - рух у напрямі до світла; хемотаксис - переміщення організму по відношенню до концентрації хімічних речовин. Кожен рід Таксис може бути позитивним чи негативним в залежності від того, діє подразливість на організм притягає або відразливим чином. Під тропізму розуміють певний характер росту, який властивий рослинам. Так, геліотропізму (від грец. «Helios» - Сонце) означає зростання наземних частин рослин (стебла, листя) у напрямку до Сонця, а геотропізм (від грецьк «geo» - Земля) - зростання підземних частин (коренів) у напрямку до центру Землі.
Дискретність. Саме слово дискретність походить від латинського «discretus», що означать переривчастий, розділений. Дискретність - загальна властивість матерії. Так, з курсу фізики і загальної хімії відомо, що кожен атом складається з елементарних частинок, що атоми утворюють молекулу. Життя на Землі також проявляється у вигляді дискретних форм. Це означає, що окремий організм або інша біологічна система (вид, біоценоз і ін) складається з окремих ізольованих, тобто відокремлених або відмежованих в просторі, але, тим не менш, тісно пов'язаних і взаємодіючих між собою частин, що утворюють структурно-функціональну єдність.
Авторегуляції. Це здатність живих організмів, що мешкають в безупинно мінливих умовах навколишнього середовища, підтримувати сталість свого хімічного складу та інтенсивність перебігу фізіологічних процесів - гомеостаз.
Ритмічність. Періодичні зміни в навколишньому середовищі надають глибоке вплив на живу природу і на власні ритми живих організмів. Енергозалежність. Живі тіла представляють собою «відкриті» для надходження енергії системи. Це поняття запозичене з фізики. Під «відкритими» системами розуміють динамічні, тобто не знаходяться в стані спокою системи, стійкі лише за умови безперервного доступу до них енергії і матерії ззовні. Таким чином, живі організми існують до тих пір, поки в них надходять енергія і матерія у вигляді їжі з навколишнього середовища.
Введення
1. Відмінність живого від неживого.
2. Концепція виникнення життя.
3. Речова основа життя.
Висновок
Список використаної літератури.
Введення
Актуальність теми. Одним з найбільш важких, і в той же час цікавих в сучасному природознавстві є питання про походження життя. Він важкий тому, що, коли наука підходить до проблем розвитку як створення якісно нового, вона виявляється у межі своїх можливостей як галузі культури, заснованої на доказах та експериментальної перевірку тверджень. З незапам'ятних часів походження життя було загадкою для людства. З моменту своєї появи завдяки праці людина починає виділятися серед інших живих істот. Але здатність задати собі питання «звідки ми?» Людина отримує порівняно недавно-7-8 тис. років тому, на початку нового кам'яного віку (неоліту). Вельми примітно, що саме на початку неоліту люди виходять з печер і починають будувати постійні житла на відкритих місцях. Перед поглядом людини розкривається світ, який до того був йому відомий лише частково. Картина навколишнього світу безперервно збагачується, так як людський розум відкриває все нові горизонти. До цього часу людина насилу відділяв себе від інших тварин (людина була і мисливцем, і своєрідною дичиною), але поступово він став відмежовувати себе від природи і своїм внутрішнім духовним світом.
Питання про походження життя на Землі належить до числа найбільш складних питань науки. Навколо цього питання впродовж багатьох століть розгорталася боротьба релігії і науки, ідеалізму і матеріалізму. Ідеалісти стверджують, що виникнення життя на Землі не можна пояснити матеріальними причинами. За їхніми уявленнями, в основі життя лежать не матеріальні процеси, а не доступне розуму людини надприродне вищу духовну початок - «божественний розум», «світовий дух», «вищі сили» і т.д. [1]
Вчені сьогодні не в змозі відтворити процес виникнення життя з такою ж точністю, як це було кілька мільярдів років тому. Навіть найбільш ретельно поставлений досвід буде лише модельним експериментом, позбавленим низкою факторів, що супроводжували появу живого на Землі. Труднощі методологічна - у неможливості проведення прямого експерименту по виникненню життя (унікальність цього процесу перешкоджає використанню основного наукового методу). Питання про походження життя цікавий не тільки сам по собі, але і тісним зв'язком з проблемою відмінності живого від неживого, а також зв'язком з проблемою еволюції діяли при зародженні життя. У чому сутність живого? Як і наскільки механізми еволюції діяли при зародженні життя?
1. Відмінність живого від неживого
Світ живих істот, включаючи людину, представлений біологічними системами різної структурної організації і різного рівня підпорядкування, або узгодженості. З курсу ботаніки та зоології відомо, що всі живі організми складаються з клітин. Як бактеріальна клітина, так і клітина найпростіших являє собою цілий організм, здатний виконувати всі функції, необхідні для забезпечення життєдіяльності. А от клітини, що входять до складу багатоклітинного організму, спеціалізовані, тобто можуть здійснювати тільки одну яку-небудь функцію і не здатні самостійно існувати поза організмом. Елементи організму - клітини, тканини і органи - в сумі ще не являють собою цілісний організм. Лише поєднання їх в історично сформованому в процесі еволюції порядку, їх взаємодію, утворює цілісний організм.
Інтуїтивно ми всі розуміємо, що є живе і що - мертве. Однак при спробі визначити сутність живого виникають труднощі. Так, один з авторів запропонував наступне «глибокодумне» визначення: живий організм - це тіло, доданок з живих об'єктів; неживе тіло - доданок з неживих об'єктів [2].
Але окрім подібних, явно беззмістовних визначень, що представляють собою, по суті, тавтологію, мають і інші, більш змістовні. Однак і вони на перевірку виявляються неповними і тому уразливими. Широко відомо, наприклад, визначення, дане Ф. Енгельсом, що життя - це спосіб існування білкових тіл, істотним моментом якого є постійний обмін речовин з навколишнім їх зовнішньою природою. І все ж жива миша і палаюча свічка з фізико-хімічної точки зору знаходяться в однаковому стані обміну речовин із зовнішнім середовищем, так само споживаючи кисень і виділяючи вуглекислий газ, але в одному випадку - в результаті дихання, а в іншому - в процесі горіння. Цей простий приклад показує, що обмінюватися речовинами з навколишнім середовищем можуть і мертві об'єкти. Таким чином, обмін речовин є хоч і необхідним, але недостатньою критерієм визначення життя, втім, як і наявність білків.
З усього сказаного можна зробити висновок, що дати точне визначення життя вельми непросто. Сучасна біологія при описі живого йде по шляху перерахування основних властивостей живих організмів. При цьому підкреслюється, що тільки сукупність даних властивостей може дати уявлення про специфіку життя.
До властивостей живого зазвичай відносять такі: Живі організми характеризуються складною, впорядкованою структурою. Рівень їх організації значно вище, ніж в неживих системах. Живі організми отримують енергію з навколишнього середовища, використовуючи її на підтримку своєї високої впорядкованості. Велика частина організмів прямо або побічно використовує сонячну енергію. Живі організми активно реагують на навколишнє середовище. Здатність реагувати на зовнішні подразнення - універсальна властивість всіх живих істот, як рослин, так і тварин. Живі організми як змінюються, а й ускладнюються. Все живе розмножується. Ця здатність до самовідтворення, мабуть, сама вражаюча здатність живих організмів. Причому потомство і схоже, і в той же час чимось відрізняється від батьків. У цьому виявляється дія механізмів спадковості і мінливості, що визначають еволюцію всіх видів живої природи. Подібність потомства з батьками обумовлено ще однією чудовою особливістю живих організмів - передавати нащадкам закладену в них інформацію, необхідну для життя, розвитку і розмноження. Ця інформація міститься в генах - одиницях спадковості, найдрібніших внутрішньоклітинних структурах. Генетичний матеріал визначає напрям розвитку організму. Живі організми добре пристосовані до середовища проживання і відповідають свого способу життя.
Із сукупності цих ознак випливає таке узагальнене визначення сутності живого: життя є форма існування складних, відкритих систем, здатних до самоорганізації та самовідтворення. Найважливішими функціональними речовинами цих систем є білки і нуклеїнові кислоти [3].
Враховуючи зберігається дискусійність категорії життя, аналіз її ознак слід доповнити розглядом структури живого, складових його елементів, частин.
Є кілька фундаментальних відмінностей живого від неживого в матеріальному, структурному і функціональному планах. У матеріальному плані до складу живого обов'язково входять високоупорядоченние макромолекулярні органічні сполуки, звані биополимерами, - білки і нуклеїнові кислоти (ДНК і РНК). У структурному плані живе відрізняється від неживого клітинною будовою. У функціональному плані для живих тіл характерно відтворення самих себе. Стійкість і відтворення є і в неживих системах. Але в живих тілах має місце процес самовідтворення. Також живі тіла відрізняються від неживих наявністю обміну речовин, здатністю до росту і розвитку, активної регуляції свого складу та функцій, здатністю до руху, подразливістю, пристосованістю до середовища і т.д. Невід'ємною властивістю живого є діяльність, активність. «Всі живі істоти мають або діяти, або загинути. Миша повинна перебувати в постійному русі, птах літати, риба плавати і навіть рослина повинна рости »[4].
Багатогранність живого. Передбіологічних структури, що представляють собою гігантські органічні макромолекули, є межею хімічної еволюції речовини. Наступний і принципово інший рівень складності в організації матерії в порівнянні з атомарно-молекулярному рівнем - це жива матерія, жива природа, Життя у всіх її формах є об'єктом біології, тому, маючи на увазі все живе, можна говорити про біологічному рівні організації матерії.
Жива природа (коротко - життя) - це така форма організації матерії на рівні макросвіту, яка різко відрізняється від інших форм відразу багатьма ознаками. Кожен з цих ознак може служити для розмежування живої та неживої природи, а відповідно - основою для визначення, що є життя. Суттєвими виявляються всі ці ознаки. Жодним із них не можна знехтувати.
Перш за все, будь-який живий об'єкт є системою - сукупністю взаємодіючих елементів, яка має властивості, відсутніми у елементів, які складають цей об'єкт.
Мікроскопічно живого означає, що будь-який живий організм, починаючи з бактерії, або ж його самостійно функціонуюча підсистема повинна містити велике число атомів. Інакше впорядкованість, необхідна для життя, зруйнувалася б флуктуаціями.
Гетерогенність означає, що організм утворений з безлічі різних речовин.
Відкритість живої системи проявляється в безупинному обміні енергією і речовиною з навколишнім середовищем. Самоорганізація можлива лише у відкритих сільнонеравновесних системах.
Елементний склад живого визначається головним чином шістьма елементами: кисень, вуглець, водень, азот, сірка, фосфор. Крім того, живі системи містять сукупність складних біополімерів, які для неживих систем не характерні (білки, нуклеїнові кислоти, ферменти та ін) Живі системи існують кінцевий час. Властивість самовідтворення зберігає біологічні види. Кінцівка живих систем створює умови їх змінюваності та вдосконалення.
Властивість всього живого - подразливість - проявляється у вигляді реакції живої системи на інформацію, вплив ззовні.
Жива система має дискретністю - складається з окремих (дискретних) елементів, що взаємодіють між собою. Кожен з них також є живою системою. Поряд з дискретністю живій системі властива цілісності - всі її елементи функціонують тільки завдяки функціонуванню всієї системи в цілому.
Розглянь докладніше критерії, що відрізняють живі системи від об'єктів неживої природи, і основні характеристики процесів життєдіяльності, що виділяють жива речовина в особливу форму існування матерії.
Особливості хімічного складу. До складу живих організмів входять ті ж хімічні елементи, що і в об'єкти неживої природи. Однак співвідношення різних елементів у живій і неживому неоднаково. Елементний склад неживої природи поряд з киснем представлений в основному кремнієм, залізом, магнієм, алюмінієм і т.д. У живих організмах 98% хімічного складу припадає на чотири елементи - вуглець, кисень, азот і водень. Однак у живих тілах ці елементи беруть участь в утворенні складних органічних молекул, поширення яких в неживій природі принципово інше за кількістю, як за кількістю, так і по суті. Переважна більшість органічних молекул навколишнього середовища являють собою продукти життєдіяльності організмів.
Метаболізм. Всі живі організми здатні до обміну речовин з навколишнім середовищем, поглинаючи з неї речовини, необхідні для живлення, і виділяючи продукти життєдіяльності. У неживій природі також існує обмін речовинами, однак при небіологічних круговороті речовин вони просто переносяться з одного місця на інше або змінюється їх агрегатний стан: наприклад змив грунту, перетворення води в пару або лід.
Живі організми поглинають з навколишнього середовища різні речовини. Внаслідок цілого ряду складних хімічних перетворень речовини з навколишнього середовища уподібнюються речовинами живого організму і з них будується його тіло. Ці процеси називаються асиміляцією, або пластичним обміном. Інша сторона обміну речовин - процеси дисиміляції, в результаті яких складні органічні сполуки розпадаються на прості, при цьому втрачається їх схожість з речовинами організму і виділяється енергія, необхідна для реакцій біосинтезу. Тому дисиміляцію називають енергетичним обміном.
Єдиний принцип структурної організації. Всі живі організми, до якої б систематичної групи вони не ставилися, мають клітинну будову.
Репродукція. На організменному рівні самовідтворення або репродукція, проявляється у вигляді безстатевого або статевого розмноження особин. Завдяки репродукції не тільки цілі організми, а й клітини, органели клітин (мітохондрії, пластиди та ін) після поділу подібні зі своїми попередниками.
Спадковість. Спадковість полягає у здатності організмів передавати свої ознаки, властивості і особливості розвитку з покоління в покоління.
Мінливість Це властивість як би протилежно спадковості, але разом з тим тісно пов'язане з нею, так як при цьому змінюються спадкові задатки - гени, що визначають розвиток тих або інших ознак. Мінливість створює різноманітний матеріал для природного відбору, тобто відбору найбільш пристосованих особин до конкретних умов існування в природних умовах, що у свою чергу, призводить е появи нових форм життя, нових видів організмів.
Ріст і розвиток. Здатність до розвитку - загальна властивість матерії. Під розвитком розуміють необоротне спрямоване закономірна зміна об'єктів живої та неживої природи
Подразливість. Будь-який організм нерозривно пов'язаний з навколишнім середовищем: дістає з неї поживні речовини, піддається впливу несприятливих факторів середовища, вступає у взаємодію з іншими організмами і т.д. У процесі еволюції у живих організмів виробилося і закріпилося властивість вибірково реагувати на зовнішні впливи. Це властивість носить назву подразливості. Організми, що не мають нервової системи, наприклад найпростіші або рослини, позбавлені і рефлексів. Їх реакції, що виражаються в зміні характеру руху або зростання, прийнято називати таксисом або тропізм, додаючи при їх позначенні назва подразника. Наприклад, фототаксис - рух у напрямі до світла; хемотаксис - переміщення організму по відношенню до концентрації хімічних речовин. Кожен рід Таксис може бути позитивним чи негативним в залежності від того, діє подразливість на організм притягає або відразливим чином. Під тропізму розуміють певний характер росту, який властивий рослинам. Так, геліотропізму (від грец. «Helios» - Сонце) означає зростання наземних частин рослин (стебла, листя) у напрямку до Сонця, а геотропізм (від грецьк «geo» - Земля) - зростання підземних частин (коренів) у напрямку до центру Землі.
Дискретність. Саме слово дискретність походить від латинського «discretus», що означать переривчастий, розділений. Дискретність - загальна властивість матерії. Так, з курсу фізики і загальної хімії відомо, що кожен атом складається з елементарних частинок, що атоми утворюють молекулу. Життя на Землі також проявляється у вигляді дискретних форм. Це означає, що окремий організм або інша біологічна система (вид, біоценоз і ін) складається з окремих ізольованих, тобто відокремлених або відмежованих в просторі, але, тим не менш, тісно пов'язаних і взаємодіючих між собою частин, що утворюють структурно-функціональну єдність.
Авторегуляції. Це здатність живих організмів, що мешкають в безупинно мінливих умовах навколишнього середовища, підтримувати сталість свого хімічного складу та інтенсивність перебігу фізіологічних процесів - гомеостаз.
Ритмічність. Періодичні зміни в навколишньому середовищі надають глибоке вплив на живу природу і на власні ритми живих організмів. Енергозалежність. Живі тіла представляють собою «відкриті» для надходження енергії системи. Це поняття запозичене з фізики. Під «відкритими» системами розуміють динамічні, тобто не знаходяться в стані спокою системи, стійкі лише за умови безперервного доступу до них енергії і матерії ззовні. Таким чином, живі організми існують до тих пір, поки в них надходять енергія і матерія у вигляді їжі з навколишнього середовища.
Таким чином, живі організми різко відрізняються від об'єктів фізики і хімії - неживих систем - своєю винятковою складністю і високою структурною функціональної впорядкованістю. Ці відмінності надають життю якісно нових властивостей. Живе представляє собою особливу ступінь розвитку матерії.
Численні визначення сутності життя можна звести до двох основних. Відповідно до першого, життя визначається субстратом - носієм її властивостей, наприклад білком. Друга група визначень оперує сукупністю специфічних фізико-хімічних процесів, характерних для живих систем.
2. Концепція виникнення життя
В даний час існує декілька концепцій розглядають походження життя на землі. Зупинимося лише на деяких головних теоріях, що допомагають скласти достатньо повну картину цього складного процесу: Креацінізм; Мимовільне (спонтанне) зародження; Гіпотеза панспермії; Гіпотеза біохімічної еволюції.
Креаціонізм (лат. сгеа - створення). Відповідно до цієї концепції, життя і все що населяють Землю види живих істот є результатом творчого акту вищої істоти в якесь певний час. Основні положення креаціонізму викладені в Біблії, в Книзі Буття. Процес божественного створення світу мислиться як мав місце лише раз і тому недоступний для спостереження. Цього достатньо, щоб винести всю концепцію божественного створення за рамки наукового дослідження. Наука займається тільки тими явищами, які піддаються спостереженню, а тому вона ніколи не буде в змозі ні довести, ні відкинути цю концепцію.
Мимовільне (спонтанне) зародження. Ідеї походження живих істот з неживої матерії були поширені в Стародавньому Китаї, Вавилоні, Єгипті. Найбільший філософ Стародавньої Греції Аристотель висловив думку про те, що певні «частки» речовини містять деякий «активний початок», який при відповідних умовах може створити живий організм. Ван Гельмонт (1579-1644), голландський лікар і натурфілософ, описав експеримент, в якому він за три тижні нібито створив мишей. Для цього потрібні були брудна сорочка, темна шафа і жменя пшениці. Активним початком у процесі зародження миші Ван Гельмонт вважав людський піт.
У ХVII-ХVIII століттях завдяки успіхам у вивченні нижчих організмів, запліднення і розвитку тварин, а також спостереженням та експериментів італійського натураліста Ф. Реді (1626-1697), голландського мікроскопісту А. Левенгука (1632-1723), італійського вченого Л. Спалланцані ( 1729-1799), російського мікроскопісту М.М. Тереховського (1740-1796) та інших віра в мимовільне зародження була грунтовно підірвана. Однак аж до появи в середині Х століття робіт основоположника мікробіології Луї Пастера це вчення продовжувало знаходити прихильників. [5]
Розвиток ідеї самозародження відноситься, по суті, до тієї епохи, коли в суспільній свідомості панували релігійні уявлення. Ті філософи і натуралісти, які не хотіли приймати церковного вчення про «створення життя», при тодішньому рівні знань легко приходили до ідеї її самозародження. У тій мірі, в якій, на противагу вірі в створення, підкреслювалася думка про природне виникнення організмів, ідея самозародження мала на певному етапі прогресивне значення. Тому проти цієї ідеї часто виступали Церква і теологи.
Гіпотеза панспермії. Відповідно до цієї гіпотези, запропонованої в 1865р. німецьким вченим Г. Ріхтером і остаточно сформульованої шведським вченим Арреніусом в 1895р., життя могло бути занесене на Землю з космосу. Найбільш ймовірно потрапляння живих організмів позаземного походження з метеоритами і космічним пилом. Це припущення грунтується на даних про високу стійкість деяких організмів і їх суперечка до радіації, глибокому вакууму, низьких температур і інших впливів. Проте до цих пір немає достовірних фактів, що підтверджують позаземне походження мікроорганізмів, знайдених в метеоритах. Але якщо б навіть вони потрапили на Землю і дали початок життя на нашій планеті, питання про первинному виникнення життя залишався б без відповіді.
Гіпотеза біохімічної еволюції. У 1924р. біохіміком А.І. Опаріним, а пізніше англійським вченим Дж. Холдейна (1929) була сформулювала гіпотеза, яка розглядає життя як результат тривалої еволюції вуглецевих сполук.
Сучасна теорія виникнення життя на Землі, звана теорією біопоеза, була сформульована в 1947 р . англійським вченим Дж. Берналом.
В даний час у процесі становлення життя умовно виділяють чотири етапи:
1. Синтез низькомолекулярних органічних з'єднанні (біологічних мономерів) з газів первинної атмосфери.
2. Освіта біологічних полімерів.
3. Формування фазообособленних систем органічних речовин, відокремлених від зовнішнього середовища мембранами (протобионтов).
4. Виникнення найпростіших клітин, що володіють властивостями живого, в тому числі репродуктивним апаратом, який забезпечує передачу дочірнім клітинам властивостей клітин батьківських.
Перші три етапи відносять до періоду хімічної еволюції, а з четвертого починається еволюція біологічна.
Розглянемо більш детально процеси, в результаті яких на Землі могло виникнути життя. Згідно сучасним уявленням, Земля сформувалася близько 4,6 млрд. років тому. Температура на поверхні була дуже високою (4000-8000 ° С), і в міру остигання планети і дії гравітаційних сил відбувалося утворення земної кори із з'єднань раз особистих елементів.
Процеси дегазації призвели до створення атмосфери, збагаченої, можливо, азотом аміаком, парами води, вуглекислого та чадним газами. Така атмосфера була, мабуть, відновної, про що свідчить наявність в самих древніх породах металів у відновленій формі, таких, як, наприклад, двовалентне залізо. Важливо зазначити при цьому, що в атмосфері були атоми водню, вуглецю, кисню та азоту, складові 99% атомів, що входять в м'які тканини будь-якого живого організму.
Однак, щоб атоми перетворилися на складні молекули, простих зіткнень їх було недостатньо. Потрібна була додаткова енергія, яка була на Землі як результат вулканічної діяльності, електричних грозових розрядів, радіоактивності, ультрафіолетового випромінювання Сонця.
Відсутність вільного кисню було, ймовірно, недостатньою умовою для виникнення життя. Якщо б вільний кисень був присутній на Землі в добіотіческій період, то, з одного боку, він окислюється б синтезуються органічні речовини, а з іншого - утворюючи озоновий шар у верхніх горизонтах атмосфери, поглинав би високоенергетичне ультрафіолетове випромінювання Сонця. У розглянутий період виникнення життя, який тривав приблизно 1000 млн. років, ультрафіолет був, ймовірно, основним джерелом енергії для синтезу органічних речовин.
З водню, азоту і з'єднань вуглецю при наявності вільної енергії на Землі повинні були виникати спочатку прості молекули (аміак, метан і подібні прості з'єднання). Надалі ці нескладні молекули в первинному океані могли вступати в реакції між собою і з іншими речовинами, утворюючи нові сполуки.
У 1953 році американський дослідник Стенлі Міллер у ряді експериментів моделював умови, що існували на Землі приблизно 4 млрд. років тому.
Пропускаючи електричні розряди через суміш аміаку, метану, водню і парів води, він отримав ряд амінокислот, альдегідів, молочну, оцтову та інші органічні кислоти. Американський біохімік Сиріл Поннаперума домігся утворення нуклеотидів і АТФ. У ході таких і аналогічних їм реакцій води первинного океану могли насичуватися різними речовинами, утворюючи так званий «первинний бульйон».
Другий етап полягав у подальших перетвореннях органічних речовин та освіті абіогенним шляхом більш складних органічних сполук, в тому числі і біологічних полімерів.
Американський хімік С. Фокс становив суміші амінокислот, піддавав їх нагрівання і отримував протеіподобние речовини. На первісної землі синтез білка міг проходити на поверхні земної кори. У невеликих поглибленнях в застигаючої лаві виникали водойми, що містять розчинені у воді малі молекули, в тому числі і амінокислоти. Коли вода випаровувалася або вихлюпувалася на гарячі камені, амінокислоти вступали в реакцію, утворюючи протеноіди. Потім дощі змивали протеноіди у воду. Якщо деякі з цих протеноідов володіли каталітичною активністю, то міг початися синтез полімерів, тобто белковоподобних молекул.
Третій етап характеризувався виділенням в первинному «живильному бульйоні» особливих коацерватних крапель, що представляють собою групи полімерних сполук. Було показано в ряді дослідів, що освіта коацерватних суспензій, або мікросфер, типово для багатьох біологічних полімерів у розчині. Коацерватние краплі мають деякі властивості, характерними і для живої протоплазми, як, наприклад, вибірково адсорбувати речовини з навколишнього розчину і за рахунок цього "рости", збільшувати свої розміри.
Завдяки тому, що концентрація речовин у коацерватних краплях була в десятки разів більше, ніж в навколишньому розчині, можливість взаємодії між окремими молекулами значно зростала.
Відомо, що молекули багатьох речовин, зокрема поліпептидів і жирів, складаються з частин, що володіють різним ставленням до води. Гідрофільні частини молекул, розташовані на кордоні між коацерватами і розчином, повертаються в бік розчину, де вміст води більше. Гідрофобні частини орієнтуються всередину коацерватів, де концентрація води менше. У результаті поверхня коацерватів набуває певну структуру і у зв'язку з цим властивість пропускати в певному напрямку одні речовини і не пропускати інші. Завдяки цій властивості концентрація деяких речовин усередині коацерватів ще більше зростає, концентрація інших зменшується, і реакції між компонентами коацерватів набувають певну спрямованість. Коацерватние краплі стають системами, відокремленими від середовища. Виникають протоклетки, або протобіонти.
Важливим етапом хімічної еволюції стало утворення мембранної структури. Паралельно з появою мембрани йшло упорядкування та вдосконалення метаболізму. У подальшому ускладненні обміну речовин в таких системах істотну роль повинні були грати каталізатори.
Одним з основних ознак живого є здатність до реплікації, тобто створення копій, не відрізняється від материнських молекул. Такою властивістю володіють нуклеїнові кислоти, які на відміну від білків здатні до реплікації. У коацерватах міг утворюватися протеноід, здатний каталізувати полімеризацію нуклеотидів з утворенням коротких ланцюжків РНК. Ці ланцюжки могли виконувати роль як примітивного гена, так і інформаційної РНК. У цьому процесі не брали участь ще ні ДНК, ні рибосоми, ні транспортні РНК, ні ферменти білкового синтезу. Всі вони з'явилися пізніше.
Вже на стадії формування протобионтов мав місце, ймовірно, природний відбір, тобто збереження одних форм і елімінація (загибель) інших. Так прогресивні зміни в структурі протобионтов закріплювалися завдяки відбору.
Поява структур, здатних до самовідтворення, реплікації, мінливості визначає, мабуть, четвертий етап становлення життя.
Отже, в пізньому археї (приблизно 3,5 млрд. років тому) на дні невеликих водойм або мілководних, теплих і багатих поживними речовинами морів виникли перші примітивні живі організми, які за типом харчування були гетеротрофами, тобто харчувалися готовими органічними речовинами, синтезованими в ході хімічної еволюції. Способом обміну речовин ім служило, ймовірно, бродіння - процес ферментативного перетворення органічних речовин, в якому акцепторами електронів слугують інші органічні речовини.
Частина енергії, що виділяється в цих процесах, запасається у вигляді АТФ. Можливо, деякі організми для життєвих процесів використовували і енергію окисно-відновних реакцій, тобто були хемосинтетики.
З часом відбувалося зменшення запасів вільної органіки в навколишньому середовищі і перевагу отримали організми, здатні синтезувати органічні сполуки з неорганічних. Таким шляхом, імовірно, близько 2 млрд. років тому виникли перші фототрофні організми типу ціанобактерій, здатні використовувати світлову енергію для синтезу органічних сполук з СО2 і Н2О виділяючи при цьому вільний кисень.
Перехід до автотрофного харчування мав велике значення для еволюції життя на Землі не тільки з точки зору створення запасів органічної речовини, але і для насичення атмосфери киснем. При цьому атмосфера стала набувати окислювальний характер.
Поява озонового екрану захистило первинні організми від згубного впливу ультрафіолетових променів і поклало кінець абіогенного (небіологічного) синтезу органічних речовин.
Такі сучасні наукові уявлення про основні етапи походження і становлення життя в Землі.
3. Речова основа життя
У 1923р. російський вчений Олександр Іванович Опарін припустив, що в умовах первісної Землі органічні речовини виникали з найпростіших сполук - аміаку, метану, водню і води. Енергія, необхідна для подібних перетворень, могла бути отримана або від ультрафіолетового випромінювання, або від частих грозових електричних розрядів - блискавок. Можливо, ці органічні речовини поступово накопичувалися в Стародавньому океані, утворюючи первинний бульйон, в якому і зародилося життя.
За гіпотезою А.І. Опаріна, в первинному бульйоні довгі ниткоподібні молекули білків могли згортатися в кульки, «склеюватися» один з одним, збільшуючи. Завдяки цьому вони ставали стійкими до руйнуючій дії прибою і ультрафіолетового випромінювання. Відбувалося щось подібне до того, що можна спостерігати, виливши на блюдце ртуть з розбитого градусника: розсипається на безліч дрібних крапельок ртуть поступово збирається в краплі трохи більше, а потім - в один великий кулька. Білкові «кульки» в «первинному бульйоні» притягували до себе, пов'язували молекули води, а також жирів. Жири осідали на поверхні білкових тіл, обволікаючи їх шаром, структура якого віддалено нагадувала клітинну мембрану. Цей процес Опарін назвав коацерваціі (від лат. Соасеrvus - «згусток»), а що вийшли тіла - коацерватнимі краплями, або просто коацерватами. З плином часу коацервати поглинали з оточував їх розчину все нові порції речовини, їх структура ускладнювалася до тих пір, поки вони не перетворилися на дуже примітивні, але вже живі клітини.
Висновок
На основі вивченого матеріалу з даної теми, були зроблені наступні основні висновки:
- Життя - одне з найскладніших явищ природи. З часів глибокої давнини вона здавалася таємничою і непознаваемой - ось чому з питань її походження завжди йшла гостра боротьба між матеріалістами та ідеалістами. Прихильники ідеалістичних поглядів вважали (і вважають) життя духовним, нематеріальних початком, що виникли в результаті божественного творіння. Матеріалісти ж, навпаки, вважали, що життя на Землі могло виникнути з неживої матерії шляхом самозародження (абіогенез) або занесення з інших світів, тобто є породженням інших живих організмів (біогенез). За сучасними уявленнями, життя - це процес існування складних систем, що складаються з великих органічних молекул і неорганічних речовин і здатних самовідтворюватися, саморозвиватися і підтримувати своє існування в результаті обміну енергією і речовиною з навколишнім середовищем. З накопиченням людиною знань про навколишній світ, розвитком природознавства змінювалися погляди на походження життя, висувалися нові гіпотези. Однак і сьогодні питання про походження життя ще остаточно не вирішене. Існує безліч гіпотез походження життя.
- Відмінність живого від неживого, також змінювалося протягом історії людства. Так первісній людині був притаманний анімізм - одухотворення неживих в нашому розумінні об'єктів. Поняття живого і неживого змінювалося, значить: буде продовжувати змінюватися. Цілком можливо, що наше сучасне «наукове» уявлення про життя буде років через триста нащадками розцінено як ненаукове. Можливо, живими визнають і деякі природні утворення, які ми зараз класифікуємо як неживі.
Список використаної літератури
1. Вольенштейн М.В. Сучасна фізика і біологія. / / Питання філософії. 1989. № 8. С.9.
2. Горєлов А.А. Концепції сучасного природознавства. Москва: Центр, 1997, 208 с.
3. Грушевіцкая Т.Г., Садохін А.П. Концепції сучасного природознавства. Навчальний посібник. - М., 1998, 383с ..
4. Наука з перших рук. Походження та еволюція життя на землі. Вид-во Інфоліо. 2004р., 160 с
5. Наумов М.Б. Концепції сучасного природознавства: Навчально-методичний посібник. - Н. Новгород: Нижегородська правова академія, 2001р. - 78 с.
6. Рузавін Г.І. Концепції сучасного природознавства: Підручник для вузів. - М., 1997.
7. Сельє Г. Від мрії до відкриття. - М., 1987. - С.32
Численні визначення сутності життя можна звести до двох основних. Відповідно до першого, життя визначається субстратом - носієм її властивостей, наприклад білком. Друга група визначень оперує сукупністю специфічних фізико-хімічних процесів, характерних для живих систем.
2. Концепція виникнення життя
В даний час існує декілька концепцій розглядають походження життя на землі. Зупинимося лише на деяких головних теоріях, що допомагають скласти достатньо повну картину цього складного процесу: Креацінізм; Мимовільне (спонтанне) зародження; Гіпотеза панспермії; Гіпотеза біохімічної еволюції.
Креаціонізм (лат. сгеа - створення). Відповідно до цієї концепції, життя і все що населяють Землю види живих істот є результатом творчого акту вищої істоти в якесь певний час. Основні положення креаціонізму викладені в Біблії, в Книзі Буття. Процес божественного створення світу мислиться як мав місце лише раз і тому недоступний для спостереження. Цього достатньо, щоб винести всю концепцію божественного створення за рамки наукового дослідження. Наука займається тільки тими явищами, які піддаються спостереженню, а тому вона ніколи не буде в змозі ні довести, ні відкинути цю концепцію.
Мимовільне (спонтанне) зародження. Ідеї походження живих істот з неживої матерії були поширені в Стародавньому Китаї, Вавилоні, Єгипті. Найбільший філософ Стародавньої Греції Аристотель висловив думку про те, що певні «частки» речовини містять деякий «активний початок», який при відповідних умовах може створити живий організм. Ван Гельмонт (1579-1644), голландський лікар і натурфілософ, описав експеримент, в якому він за три тижні нібито створив мишей. Для цього потрібні були брудна сорочка, темна шафа і жменя пшениці. Активним початком у процесі зародження миші Ван Гельмонт вважав людський піт.
У ХVII-ХVIII століттях завдяки успіхам у вивченні нижчих організмів, запліднення і розвитку тварин, а також спостереженням та експериментів італійського натураліста Ф. Реді (1626-1697), голландського мікроскопісту А. Левенгука (1632-1723), італійського вченого Л. Спалланцані ( 1729-1799), російського мікроскопісту М.М. Тереховського (1740-1796) та інших віра в мимовільне зародження була грунтовно підірвана. Однак аж до появи в середині Х століття робіт основоположника мікробіології Луї Пастера це вчення продовжувало знаходити прихильників. [5]
Розвиток ідеї самозародження відноситься, по суті, до тієї епохи, коли в суспільній свідомості панували релігійні уявлення. Ті філософи і натуралісти, які не хотіли приймати церковного вчення про «створення життя», при тодішньому рівні знань легко приходили до ідеї її самозародження. У тій мірі, в якій, на противагу вірі в створення, підкреслювалася думка про природне виникнення організмів, ідея самозародження мала на певному етапі прогресивне значення. Тому проти цієї ідеї часто виступали Церква і теологи.
Гіпотеза панспермії. Відповідно до цієї гіпотези, запропонованої в 1865р. німецьким вченим Г. Ріхтером і остаточно сформульованої шведським вченим Арреніусом в 1895р., життя могло бути занесене на Землю з космосу. Найбільш ймовірно потрапляння живих організмів позаземного походження з метеоритами і космічним пилом. Це припущення грунтується на даних про високу стійкість деяких організмів і їх суперечка до радіації, глибокому вакууму, низьких температур і інших впливів. Проте до цих пір немає достовірних фактів, що підтверджують позаземне походження мікроорганізмів, знайдених в метеоритах. Але якщо б навіть вони потрапили на Землю і дали початок життя на нашій планеті, питання про первинному виникнення життя залишався б без відповіді.
Гіпотеза біохімічної еволюції. У 1924р. біохіміком А.І. Опаріним, а пізніше англійським вченим Дж. Холдейна (1929) була сформулювала гіпотеза, яка розглядає життя як результат тривалої еволюції вуглецевих сполук.
Сучасна теорія виникнення життя на Землі, звана теорією біопоеза, була сформульована в
В даний час у процесі становлення життя умовно виділяють чотири етапи:
1. Синтез низькомолекулярних органічних з'єднанні (біологічних мономерів) з газів первинної атмосфери.
2. Освіта біологічних полімерів.
3. Формування фазообособленних систем органічних речовин, відокремлених від зовнішнього середовища мембранами (протобионтов).
4. Виникнення найпростіших клітин, що володіють властивостями живого, в тому числі репродуктивним апаратом, який забезпечує передачу дочірнім клітинам властивостей клітин батьківських.
Перші три етапи відносять до періоду хімічної еволюції, а з четвертого починається еволюція біологічна.
Розглянемо більш детально процеси, в результаті яких на Землі могло виникнути життя. Згідно сучасним уявленням, Земля сформувалася близько 4,6 млрд. років тому. Температура на поверхні була дуже високою (4000-8000 ° С), і в міру остигання планети і дії гравітаційних сил відбувалося утворення земної кори із з'єднань раз особистих елементів.
Процеси дегазації призвели до створення атмосфери, збагаченої, можливо, азотом аміаком, парами води, вуглекислого та чадним газами. Така атмосфера була, мабуть, відновної, про що свідчить наявність в самих древніх породах металів у відновленій формі, таких, як, наприклад, двовалентне залізо. Важливо зазначити при цьому, що в атмосфері були атоми водню, вуглецю, кисню та азоту, складові 99% атомів, що входять в м'які тканини будь-якого живого організму.
Однак, щоб атоми перетворилися на складні молекули, простих зіткнень їх було недостатньо. Потрібна була додаткова енергія, яка була на Землі як результат вулканічної діяльності, електричних грозових розрядів, радіоактивності, ультрафіолетового випромінювання Сонця.
Відсутність вільного кисню було, ймовірно, недостатньою умовою для виникнення життя. Якщо б вільний кисень був присутній на Землі в добіотіческій період, то, з одного боку, він окислюється б синтезуються органічні речовини, а з іншого - утворюючи озоновий шар у верхніх горизонтах атмосфери, поглинав би високоенергетичне ультрафіолетове випромінювання Сонця. У розглянутий період виникнення життя, який тривав приблизно 1000 млн. років, ультрафіолет був, ймовірно, основним джерелом енергії для синтезу органічних речовин.
З водню, азоту і з'єднань вуглецю при наявності вільної енергії на Землі повинні були виникати спочатку прості молекули (аміак, метан і подібні прості з'єднання). Надалі ці нескладні молекули в первинному океані могли вступати в реакції між собою і з іншими речовинами, утворюючи нові сполуки.
У 1953 році американський дослідник Стенлі Міллер у ряді експериментів моделював умови, що існували на Землі приблизно 4 млрд. років тому.
Пропускаючи електричні розряди через суміш аміаку, метану, водню і парів води, він отримав ряд амінокислот, альдегідів, молочну, оцтову та інші органічні кислоти. Американський біохімік Сиріл Поннаперума домігся утворення нуклеотидів і АТФ. У ході таких і аналогічних їм реакцій води первинного океану могли насичуватися різними речовинами, утворюючи так званий «первинний бульйон».
Другий етап полягав у подальших перетвореннях органічних речовин та освіті абіогенним шляхом більш складних органічних сполук, в тому числі і біологічних полімерів.
Американський хімік С. Фокс становив суміші амінокислот, піддавав їх нагрівання і отримував протеіподобние речовини. На первісної землі синтез білка міг проходити на поверхні земної кори. У невеликих поглибленнях в застигаючої лаві виникали водойми, що містять розчинені у воді малі молекули, в тому числі і амінокислоти. Коли вода випаровувалася або вихлюпувалася на гарячі камені, амінокислоти вступали в реакцію, утворюючи протеноіди. Потім дощі змивали протеноіди у воду. Якщо деякі з цих протеноідов володіли каталітичною активністю, то міг початися синтез полімерів, тобто белковоподобних молекул.
Третій етап характеризувався виділенням в первинному «живильному бульйоні» особливих коацерватних крапель, що представляють собою групи полімерних сполук. Було показано в ряді дослідів, що освіта коацерватних суспензій, або мікросфер, типово для багатьох біологічних полімерів у розчині. Коацерватние краплі мають деякі властивості, характерними і для живої протоплазми, як, наприклад, вибірково адсорбувати речовини з навколишнього розчину і за рахунок цього "рости", збільшувати свої розміри.
Завдяки тому, що концентрація речовин у коацерватних краплях була в десятки разів більше, ніж в навколишньому розчині, можливість взаємодії між окремими молекулами значно зростала.
Відомо, що молекули багатьох речовин, зокрема поліпептидів і жирів, складаються з частин, що володіють різним ставленням до води. Гідрофільні частини молекул, розташовані на кордоні між коацерватами і розчином, повертаються в бік розчину, де вміст води більше. Гідрофобні частини орієнтуються всередину коацерватів, де концентрація води менше. У результаті поверхня коацерватів набуває певну структуру і у зв'язку з цим властивість пропускати в певному напрямку одні речовини і не пропускати інші. Завдяки цій властивості концентрація деяких речовин усередині коацерватів ще більше зростає, концентрація інших зменшується, і реакції між компонентами коацерватів набувають певну спрямованість. Коацерватние краплі стають системами, відокремленими від середовища. Виникають протоклетки, або протобіонти.
Важливим етапом хімічної еволюції стало утворення мембранної структури. Паралельно з появою мембрани йшло упорядкування та вдосконалення метаболізму. У подальшому ускладненні обміну речовин в таких системах істотну роль повинні були грати каталізатори.
Одним з основних ознак живого є здатність до реплікації, тобто створення копій, не відрізняється від материнських молекул. Такою властивістю володіють нуклеїнові кислоти, які на відміну від білків здатні до реплікації. У коацерватах міг утворюватися протеноід, здатний каталізувати полімеризацію нуклеотидів з утворенням коротких ланцюжків РНК. Ці ланцюжки могли виконувати роль як примітивного гена, так і інформаційної РНК. У цьому процесі не брали участь ще ні ДНК, ні рибосоми, ні транспортні РНК, ні ферменти білкового синтезу. Всі вони з'явилися пізніше.
Вже на стадії формування протобионтов мав місце, ймовірно, природний відбір, тобто збереження одних форм і елімінація (загибель) інших. Так прогресивні зміни в структурі протобионтов закріплювалися завдяки відбору.
Поява структур, здатних до самовідтворення, реплікації, мінливості визначає, мабуть, четвертий етап становлення життя.
Отже, в пізньому археї (приблизно 3,5 млрд. років тому) на дні невеликих водойм або мілководних, теплих і багатих поживними речовинами морів виникли перші примітивні живі організми, які за типом харчування були гетеротрофами, тобто харчувалися готовими органічними речовинами, синтезованими в ході хімічної еволюції. Способом обміну речовин ім служило, ймовірно, бродіння - процес ферментативного перетворення органічних речовин, в якому акцепторами електронів слугують інші органічні речовини.
Частина енергії, що виділяється в цих процесах, запасається у вигляді АТФ. Можливо, деякі організми для життєвих процесів використовували і енергію окисно-відновних реакцій, тобто були хемосинтетики.
З часом відбувалося зменшення запасів вільної органіки в навколишньому середовищі і перевагу отримали організми, здатні синтезувати органічні сполуки з неорганічних. Таким шляхом, імовірно, близько 2 млрд. років тому виникли перші фототрофні організми типу ціанобактерій, здатні використовувати світлову енергію для синтезу органічних сполук з СО2 і Н2О виділяючи при цьому вільний кисень.
Перехід до автотрофного харчування мав велике значення для еволюції життя на Землі не тільки з точки зору створення запасів органічної речовини, але і для насичення атмосфери киснем. При цьому атмосфера стала набувати окислювальний характер.
Поява озонового екрану захистило первинні організми від згубного впливу ультрафіолетових променів і поклало кінець абіогенного (небіологічного) синтезу органічних речовин.
Такі сучасні наукові уявлення про основні етапи походження і становлення життя в Землі.
3. Речова основа життя
У 1923р. російський вчений Олександр Іванович Опарін припустив, що в умовах первісної Землі органічні речовини виникали з найпростіших сполук - аміаку, метану, водню і води. Енергія, необхідна для подібних перетворень, могла бути отримана або від ультрафіолетового випромінювання, або від частих грозових електричних розрядів - блискавок. Можливо, ці органічні речовини поступово накопичувалися в Стародавньому океані, утворюючи первинний бульйон, в якому і зародилося життя.
За гіпотезою А.І. Опаріна, в первинному бульйоні довгі ниткоподібні молекули білків могли згортатися в кульки, «склеюватися» один з одним, збільшуючи. Завдяки цьому вони ставали стійкими до руйнуючій дії прибою і ультрафіолетового випромінювання. Відбувалося щось подібне до того, що можна спостерігати, виливши на блюдце ртуть з розбитого градусника: розсипається на безліч дрібних крапельок ртуть поступово збирається в краплі трохи більше, а потім - в один великий кулька. Білкові «кульки» в «первинному бульйоні» притягували до себе, пов'язували молекули води, а також жирів. Жири осідали на поверхні білкових тіл, обволікаючи їх шаром, структура якого віддалено нагадувала клітинну мембрану. Цей процес Опарін назвав коацерваціі (від лат. Соасеrvus - «згусток»), а що вийшли тіла - коацерватнимі краплями, або просто коацерватами. З плином часу коацервати поглинали з оточував їх розчину все нові порції речовини, їх структура ускладнювалася до тих пір, поки вони не перетворилися на дуже примітивні, але вже живі клітини.
Висновок
На основі вивченого матеріалу з даної теми, були зроблені наступні основні висновки:
- Життя - одне з найскладніших явищ природи. З часів глибокої давнини вона здавалася таємничою і непознаваемой - ось чому з питань її походження завжди йшла гостра боротьба між матеріалістами та ідеалістами. Прихильники ідеалістичних поглядів вважали (і вважають) життя духовним, нематеріальних початком, що виникли в результаті божественного творіння. Матеріалісти ж, навпаки, вважали, що життя на Землі могло виникнути з неживої матерії шляхом самозародження (абіогенез) або занесення з інших світів, тобто є породженням інших живих організмів (біогенез). За сучасними уявленнями, життя - це процес існування складних систем, що складаються з великих органічних молекул і неорганічних речовин і здатних самовідтворюватися, саморозвиватися і підтримувати своє існування в результаті обміну енергією і речовиною з навколишнім середовищем. З накопиченням людиною знань про навколишній світ, розвитком природознавства змінювалися погляди на походження життя, висувалися нові гіпотези. Однак і сьогодні питання про походження життя ще остаточно не вирішене. Існує безліч гіпотез походження життя.
- Відмінність живого від неживого, також змінювалося протягом історії людства. Так первісній людині був притаманний анімізм - одухотворення неживих в нашому розумінні об'єктів. Поняття живого і неживого змінювалося, значить: буде продовжувати змінюватися. Цілком можливо, що наше сучасне «наукове» уявлення про життя буде років через триста нащадками розцінено як ненаукове. Можливо, живими визнають і деякі природні утворення, які ми зараз класифікуємо як неживі.
Список використаної літератури
1. Вольенштейн М.В. Сучасна фізика і біологія. / / Питання філософії. 1989. № 8. С.9.
2. Горєлов А.А. Концепції сучасного природознавства. Москва: Центр, 1997, 208 с.
3. Грушевіцкая Т.Г., Садохін А.П. Концепції сучасного природознавства. Навчальний посібник. - М., 1998, 383с ..
4. Наука з перших рук. Походження та еволюція життя на землі. Вид-во Інфоліо. 2004р., 160 с
5. Наумов М.Б. Концепції сучасного природознавства: Навчально-методичний посібник. - Н. Новгород: Нижегородська правова академія, 2001р. - 78 с.
6. Рузавін Г.І. Концепції сучасного природознавства: Підручник для вузів. - М., 1997.
7. Сельє Г. Від мрії до відкриття. - М., 1987. - С.32
[1] Наука з перших рук. Походження та еволюція життя на землі. Вид-во Інфоліо. 2004р - С.31
[2] Рузавін Г.І. Концепції сучасного природознавства: Підручник для вузів. - М., 1997. С24.
[3] Вольенштейн М.В. Сучасна фізика і біологія. / / Питання філософії. 1989. № 8. С.9.
[4] Сельє Г. Від мрії до відкриття. - М., 1987. - С.32.
[5] Наумов М.Б. Концепції сучасного природознавства: Навчально-методичний посібник. - Н. Новгород: Нижегородська правова академія, 2001р. - С.39