Сучасні гіпотези виникнення життя на Землі

[ виправити ] текст може містити помилки, будь ласка перевіряйте перш ніж використовувати.

скачати

Міністерство освіти Російської Федерації

Ставропольський Державний Університет

Медико-Біолого-Хімічний факультет

Курсова робота

Тема: «Сучасні гіпотези виникнення життя на Землі»
Виконала:

студентка 4 курсу, групи «А» спеціальність «Біологія»

Бороздіна І. Б.
Науковий керівник:
Д. б. н., професор Сигида С. І.
Ставрополь, 2007р.

Зміст

I. Введення

II. Основна частина
1. Що таке життя? Відмінність живого від неживого
2. Гіпотези та теорії походження життя
3. Як з'явилося життя на Землі
4. Еволюція форм біологічного життя на Землі
III. Висновок
IV. Література
V. Додаток

Введення
Проблема походження життя на Землі - складне питання біології, який цікавить людство з давніх часів. Вона не тільки залучає до себе пильну увагу вчених різних країн і спеціальностей, але цікавить взагалі всіх людей світу.
Зараз вважається загальновизнаним, що виникнення життя на Землі являло собою закономірний процес, який піддається науковому дослідженню. В основі цього процесу лежала еволюція сполук вуглецю, яка відбувалася у Всесвіті задовго до виникнення нашої Сонячної системи і лише тривала під час утворення планети Земля - ​​при формуванні її кори, гідросфери та атмосфери.
З моменту виникнення життя природа знаходиться в безперервному розвитку. Процес еволюції триває вже сотні мільйонів років, і його результатом є те розмаїття форм живого, яке багато в чому до кінця ще не описано і не класифіковано.
Питання про походження життя важкий у дослідженні 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 перевірки тверджень.
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 ряду факторів, що супроводжували появу живого на землі. Труднощі - у неможливості проведення прямого експерименту по виникненню життя (унікальність цього процесу перешкоджає використанню основного наукового методу).
Питання походження життя цікавий не тільки сам по собі, але і тісним зв'язком з проблемою відмінності живого від не живого, а також зв'язком з проблемою еволюції життя.
Життя на Землі представлена ​​величезним різноманіттям форм, яким притаманна зростаюча складність будови і функцій.
Живим організмам властиві 2 ознаки: цілісність і самовідтворення. У ході індивідуального зміни (онтогенезу) організми пристосовуються до зовнішніх умов, а зміна поколінь набуває еволюційно - історичний характер (філогенез), виробили здатність до відносної незалежності від середовища (автономність). Одне з головних властивостей будь-якого живого - обмін речовин. Поряд з ним істотними ознаками є подразливість, ріст, розмноження, мінливість, спадковість.
Кожен живий організм прагне до головного - відтворення собі подібних.

II. Основна частина
1. Що таке життя? Відмінність живого від неживого
Для розуміння закономірностей еволюції органічного світу на Землі необхідно мати загальні уявлення про еволюцію і основні властивості живого.
Коли - то вважалося, що живе можна відрізнити від не живого за такими властивостями, як обмін речовин, рухливість, подразливість, ріст, розмноження, пристосовність. Але аналіз показав, що порізно всі ці властивості зустрічаються і серед неживої природи, і з цього не можуть розглядатися як специфічні властивості живого. В одній з останніх і вдалих спроб живе характеризується наступними особливостями, сформульованими
Б. М. Меднікової у вигляді аксіом теоретичної біології:
· Всі живі організми виявляються єдністю фенотипу і програми для його побудови (генотипу), що передається у спадок з покоління в покоління (аксіома А. Вейсмана).
· Генетична програма утворюється матричним шляхом. В якості матриці, на якій будується ген майбутнього покоління використовується ген попереднього покоління (аксіома Н. К. Кольцова).
У процесі передачі з покоління в покоління генетичні програми в результаті різних причин змінюються випадково і не направлено, і лише випадково такі зміни можуть виявитися вдалими в даному середовищі (перша аксіома Ч. Дарвіна).
· Випадкові зміни генетичних програм при становленні фенотипу багаторазово посилюються (аксіома Н. В. Тимофєєва - Ресовський).
· Багаторазово посилені зміни генетичних програм піддаються відбору умовами зовнішнього середовища (друга аксіома Ч. Дарвіна).
«Дискретність і цілісність - два фундаментальних властивості організації життя на Землі. Живі об'єкти в природі щодо відокремлені один від одного (особини, популяції, види).
Будь-яка особина багатоклітинного тварини складається з клітин, а будь-яка клітина і одноклітинні істоти - з певних органел. Органели складаються з дискретних високомолекулярних органічних речовин, які складаються з дискретних атомів і елементарних частинок. У той же час складна організація немислима без елементарних частинок. Складна організація немислима без взаємодії її частин і структур - без цілісності ».
Цілісність біологічних систем якісно відрізняється від цілісності неживого тим, що цілісність живого підтримується в процесі розвитку. Живі системи - відкриті системи. Вони постійно обмінюються речовинами і енергією із середовищем. Для них характерна негативна ентропія (збільшення впорядкованості, збільшується в процесі органічної еволюції). Ймовірно, що в живому виявляється здатність до саморегуляції матерії.
«Серед живих систем немає двох однакових особин, популяцій і видів. Ця унікальність прояви дискретності і цілісності живого, заснована на чудовому явище коваріантною редуплікації. Коваріантна редуплікація (самовідтворення із змінами), що здійснюється на основі матричного принципу (сума трьох перших аксіом), - це, мабуть, єдине специфічне для життя (у відомій нам формі існування на Землі) властивість. В основі його лежить унікальна здатність до самовідтворення основних керуючих систем (ДНК, хромосом і генів).
«Життя - одна з форм існування матерії, закономірно виникає за певних умов у процесі її розвитку».
Отже, що таке живе і чим воно відрізняється від не живого.
Найбільш точне визначення життя дав Ф. Енгельс: «Життя є спосіб існування білкових тіл, і цей спосіб існування полягає по своїй суті в постійному самооновлення хімічних складових частин цих тіл».
Термін «білок» тоді ще не був визначений цілком точно, і егоотносілі до протоплазмі в цілому. Усвідомлюючи неповноту свого визначення, Енгельс писав: «Наша дефініція життя, зрозуміло, дуже недостатня, оскільки вона далека від того, щоб охопити всі явища життя, а, навпаки, обмежується найзагальнішими і найпростішими серед них .... Щоб отримати дійсно вичерпне уявлення про життя, нам довелося б простежити всі форми її прояву, від найнижчої до найвищої ».
Крім того, 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 не живого 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. Це принципово новий момент.
Такі 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.
Властивістю живого є діяльність, активність.
«Всі живі істоти мають або діяти, або загинути. Миша повинна перебувати в постійному русі, птах літати, риба - плавати, а рослина рости ».
Життя можлива за певних фізичних і хімічних умов (температура, наявність води, ряду солей і т. д.).
Однак припинення життєвих процесів, наприклад, при висушуванні насіння або глибокому заморожуванні дрібних організмів, не веде до втрати життєздатності. Якщо зберігається неушкоджених структура, вона при поверненні до нормальних умов забезпечує відновлення життєвих процесів.
Проте строго наукове розмежування живого і неживого зустрічає певні труднощі. Так, наприклад, віруси поза клітинами іншого організму не володіють ні одним з атрибутів живого. У них є спадковий апарат, але відсутні основні необхідні для обміну речовин ферменти, і тому вони можуть рости і розмножуватися, лише проникаючи в клітини організму - господаря і використовуючи його ферментні системи залежно від того, яка буде ознака ми вважаємо важливим, ми відносимо віруси до живим системам чи ні.
Отже, «Життя - процес існування біологічних систем (наприклад, клітина, організм рослини, тварини), основу яких складають складні органічні речовини і здатні самовідтворюватися, підтримувати своє існування в результаті обміну енергією, речовиною та інформацією з середовищем».
2. Гіпотези та теорії походження життя
З глибокої давнини і до нашого часу було висловлено незліченну кількість гіпотез про походження життя на Землі.
В даний час існує 5 наукових концепцій виникнення життя:
1. Виникнення живого з неживого, підкоряючись певним фізичним і хімічним закономірностям (абиотическая концепція);
2. Гіпотеза «голобіоза» - концепція протобіонти або Біодім, нікого доклеточний предка, початкових «життєздатних» структур;
3. Гіпотеза «генобіоза», т. е. пошуку геному як реліктового предка всіх живих клітинних структур, вважаючи, що
саме РНК зіграло першорядну роль в її зародження життя;
4. Концепція стаціонарного стану життя - життя існувало завжди, почала житті не існує;
5. Позаземне походження життя - життя була занесена на Землю з Космосу (концепція панспермії).
У розвитку навчань про походження життя істотне місце займає теорія, яка стверджує, що все живе походить тільки від живого - теорія біогенезу.
У 1688 р. італійський біолог Ф. Реді серією дослідів з відкритими і закритими посудинами довів, що з'являються в м'ясі білі маленькі хробаки - це личинки мух і сформулював принцип: все живе - з живого.
У 1860 р. Пастер показав, що бактерії можуть бути скрізь і заражати неживі речовини. Для позбавлення від них необхідно стерилізація, що отримала назву пастеризації.
Однак як теорія походження життя біогенез неспроможний, оскільки протиставляє живе не живому, стверджує відхилену наукою ідею вічності життя.
Абіотичних концепція.
Абіогенез - ідея про походження живого з неживого - вихідна гіпотеза сучасної теорії походження життя.
У 1924 р. відомий біохімік А. І. Опарін висловив припущення, що при потужних електричних розрядах в земній атмосфері, яка 4 - 4,5 млрд. років тому складалася з аміаку, метану, вуглекислого газу і пари води, могли виникнути найпростіші органічні сполуки , необхідні для виникнення життя.
Пророцтва академіка Опаріна виправдалися. У 1955 р. американський дослідник С. Міллер, пропускаючи електричні заряди через суміш газів і парів, отримав найпростіші жирні кислоти, сечовину, оцтову і мурашину кислоти і кілька амінокислот.
Таким чином, в середині ХХ століття був експериментально здійснено абіогенетіческій синтез белковоподобних та інших органічних речовин в умовах, що відтворюють умови первісної Землі.
Гіпотеза Опаріна про виникнення життя на Землі спирається на уявлення про поступовий ускладненні хімічної структури та морфологічного вигляду попередників життя (пробіонтов) на шляху до живим організмам. На стику моря, суші і повітря створювалися сприятливі умови для утворення складних органічних сполук. У концентрованих розчинах білків, нуклеїнових кислот можуть утворюватися згустки подібно водних розчинів желатину. А. І. Опарін назвав ці згустки коацерватнимі краплями або коацерватами.
Коацервати - це відособлені в розчині органічні багатомолекулярних структури. Це ще не живі істоти. Їх виникнення розглядають як стадію розвитку преджізні. Найбільш важливим етапом в походження життя було виникнення механізму відтворення собі подібних і успадкування властивостей попередніх поколінь. Це стало можливим завдяки утворенню складних комплексів нуклеїнових кислот і білків. Нуклеїнові кислоти, здатні до самовідтворення, стали контролювати синтез білків, визначаючи в них порядок амінокислот. А білки - ферменти здійснювали процес створення нових копій нуклеїнових кислот. Так виникло головне властивість, характерна для життя - здатність до відтворення подібних собі молекул.
Сильна сторона абіогенетіческой гіпотези - її еволюційний характер, життя - закономірний етап еволюції матерії. Можливість експериментальної перевірки основних положень гіпотези.
На коацерватних краплях можна сіметіровать доклеточний фази зародження життя.
Слабка сторона гіпотези Опаріна допускала відтворення протожівих структур у відсутності молекулярних структур генетичного коду. Гіпотеза Опаріна пред'являє особливі вимоги до експериментального відтворення коацерватних структур: «первинний бульйон» з хімічно складною структурою, елементи біогенного походження (ферменти і коферменти).
Абіогенний гіпотеза включає рішучий відсіч вчених - прихильників ідеї вічності і безначальности біологічного життя.
Російський біохімік С. П. Костичев у своїй брошурі «Про появу життя на Землі» зауважує, що найпростіші організми складніше всіх фабрик і заводів, і випадкове виникнення життя малоймовірно, життя ніколи не створюється на мертвій матерії ».
У відношенні самозародження організмів необхідно відзначити, що Французька Академія наук, ще в 1859 році, призначила спеціальну премію за спробу висвітлити по - новому питання про самовільне зародження життя. Цю премію в 1862 р. отримав знаменитий французький вчений Луї Пастер, який своїми дослідами довів неможливість самозародження мікроорганізмів.
В даний час життя на Землі не може виникнути абіогенним шляхом. Ще Дарвін в 1871 році писав: «Але якщо б зараз ... в будь - якому теплом водоймі, що містить всі необхідні солі амонію і фосфору та доступному впливу світла, тепла, електрики, хімічно утворився білок, здатні до подальших все більш складним перетворень, то це речовина негайно було б зруйновано і поглинено, що було неможливо в період виникнення живих істот ». Життя виникло на Землі абіогенним шляхом. В даний час живе походить тільки від живого (біогенне походження). Можливість повторного виникнення життя на Землі виключена.
Теорія панспермії.
У 1865 р. німецький лікар Г. Ріхтер висунув гіпотезу Космозоо
(Космічних зачатків) відповідно до якої життя є вічною і зачатки, які населяють світовий простір, можуть переноситися з однієї планети на іншу.
Подібну гіпотезу в 1907 році висунув шведський природодослідник С. Арреніус, припустивши, що у Всесвіті вічно існують зародки життя - гіпотезу панспермії. Він описував, як з населених іншими істотами планет йдуть у світовий простір частинки речовини, порошинки і живі спори мікроорганізмів. Вони зберігають свою життєздатність, літаючи у просторі Всесвіту за рахунок світлового тиску. Потрапляючи на планету з відповідними умовами для життя, вони починають нове життя на цій планеті. Цю гіпотезу підтримували багато, в тому числі російські вчені С. П. Костичев, Л. С. Берг і П. П. Лазарєв.
Дана гіпотеза не передбачає ніякого механізму для пояснення первинного виникнення життя і переносить проблему в інше місце Всесвіту. Лібіх вважав, що «атмосфери небесних тіл, а також обертових космічних туманностей можна вважати, як віковічні сховища жвавій форми, як вічні плантації органічних зародків», звідки життя розсіюється у вигляді цих зародків у Всесвіті.
Для обгрунтування панспермії використовують наскальні малюнки із зображенням предметів, схожих на ракети або космонавтів, або появи НЛО. Польоти космічних апаратів зруйнували віру в існування розумного життя на планетах Сонячної системи, яка з'явилася після відкриття Скіпареллі каналів на Марсі в 1877 році.
Ловелл нарахував на Марсі 700 каналів. Мережа каналів охоплювала всі материки. У 1924 році канали були сфотографовані, і більшість вчених побачили в них доказ існування розумного життя. Фотознімки 500 каналів зафіксували і сезонні зміни кольору, які підтвердили ідеї радянського астронома Г. А. Тихова про рослинність на Марсі, оскільки озера і канали мали зелений колір.
Цінна інформація про фізичні умови на Марсі була отримана радянським космічним апаратом «Марс» і американськими посадочними станціями «Вікінг - 1» і «Вікінг - 2». Так, полярні шапки, які відчувають сезонні зміни, виявилися складаються з водяної пари з домішкою мінерального пилу і з твердого двоокису вуглецю сухого льоду). Але поки слідів життя на Марсі не знайдено.
Вивчення поверхні з борту штучних супутників дозволило припустити, що канали і річки Марса могли виникнути в результаті розтоплювання під поверхневого водяного льоду в зонах підвищеної активності або внутрішнього тепла планети, або при періодичних змінах клімату.
У кінці шістдесятих років ХХ століття знову зріс інтерес до гіпотез панспермії. При вивченні речовини метеоритів і комет були виявлені «попередники живого» - органічні сполуки, синильна кислота, вода, формальдегід, ціаногени.
Формальдегід виявлений у 60% випадків в 22 досліджених областях, його хмари з концентрацією приблизно 1000 молекул / см. куб. заповнюють великі простори.
У 1975 році попередники амінокислот знайдені в місячному грунті та метеоритах.
Концепція стаціонарного стану життя.
На думку В. І. Вернадського, потрібно говорити про споконвічності життя і проявів її організмів, як ми говоримо про споконвічності матеріального субстрату небесних тіл, їх теплових електричних, магнітних властивостей і їх проявів. Все живе походить від живого (принцип Реді).
Примітивні одноклітинні організми могли виникнути тільки в біосфері Землі, а також у біосфері Всесвіту. На думку Вернадського, природничі науки побудовані на припущенні, що життя з її особливими якостями не бере ніякої участі в житті Всесвіту. Але біосферу потрібно брати як ціле, як єдиний живий космічний організм (тоді і відпадає питання про початок живого, про стрибок від неживого до живого).
Гіпотеза «голобіоза».
Вона стосується прообразу доклеточний предка і його здібностей.
Є різні форми доклеточний предка - «біоід», «біомонада», «мікросфера».
Згідно біохіміку П. Деккер, структурну основу «біоіда» складають життєздатні нерівноважні дисипативні структури, тобто відкриття мікросистеми з ферментативним апаратом, що каталізує метаболізм «біоіда».
Ця гіпотеза трактує активність до клітинного предка в обмінно-метаболічному дусі.
У рамках гіпотези «голобіоза» моделювали біохіміки С. Фокс і К. Дозі свої біополімери, здатні до метаболізму - комплексному білкового синтезу.
Головний недолік цієї гіпотези - відсутність генетичної системи при такому синтезі. Звідси перевагу «молекулярного прародителя» будь-якого живого, а не первинної протоклеточной структури.
Гіпотеза генобіоза.
Американський вчений Холдейн вважав, що первинної була не структура, здатна до обміну речовин з навколишнім середовищем, а мокромолекулярная система, подібна гену і здатна до репродукції, а тому і названим їм «голим геном». Загальне визнання ця гіпотеза отримала після відкриття РНК і ДНК і їх феноменальних властивостей.
Відповідно до цієї генетичної гіпотезі, на початку виникли нуклеїнові кислоти як матрична основа синтезу білків. Вперше її висунув у 1929 р. Г. Меллер.
Експериментально доведено, що нескладні нуклеїнові кислоти можуть реплицироваться і без ферментів. Синтез білків на рибосомах йде за участю т - РНК і р - РНК. Вони здатні будувати не просто випадкові поєднання амінокислот, а впорядковані полімери білком. Можливо, первинні рибосоми складалися тільки з РНК. Такі безбілкові рибосоми могли синтезувати впорядковані пептиди за участю молекул т - РНК, які пов'язувалися з р - РНК через спаровування основ.
На наступній стадії хімічної еволюції з'явилися матриці, що визначали послідовність молекул т - РНК, а тим самим і послідовність амінокислот, які зв'язуються молекулами т - РНК. Здатність нуклеїнових кислот служити матрицями при утворенні комплементарних ланцюгів (наприклад, синтез і - РНК на ДНК) - найбільш переконливий аргумент на користь уявлень про провідне значення в процесі біогенезу спадкового апарату і, отже, на користь генетичної гіпотези походження життя.
3. Як з'явилося життя на Землі
Сучасна концепція виникнення життя на Землі є результатом широкого синтезу природничих наук, багатьох теорій і гіпотез, висунутих дослідниками різних спеціальностей.
Для виникнення життя на Землі важлива первинна атмосфера (планети).
Первинна атмосфера Землі містила метан, аміак, водяна пара і водень. Впливаю на суміш цих газів електричними зарядами і ультрафіолетовим випромінюванням, вченим вдалося отримати складні органічні речовини, що входять до складу живих білків. Елементарними «цеглинками» живого є такі хімічні елементи, як вуглець, кисень, азот і водень.
У живій клітині, за вагою міститься 70% кисню, 17% вуглецю, 10% водню, 3% азоту, потім йдуть фосфор, калій, хлор, кальцій, натрій, магній, залізо.
Отже, перший крок на шляху виникнення життя полягає в утворенні органічних речовин з неорганічних. Він пов'язаний з наявністю хімічного «сировини», синтез якого може відбутися при певному випромінюванні, тиску, температурі та вологості.
Виникненню найпростіших живих організмів передувала тривала хімічна еволюція. З невеликого числа сполук (в результаті природного відбору) виникли речовини з властивостями, придатними для життя. Сполуки, що виникли на основі вуглецю, утворили «первинний бульйон» гідросфери. Містять азот і вуглець речовини виникли в розплавлених глибинах Землі і виносилися на поверхню при вулканічної діяльності.
Другий крок у виникненні сполук пов'язаний з виникненням в первинному океані Землі біополімерів: нуклеїнових кислот, білків. Якщо припустити, що в цей період всі органічні сполуки перебували в первинному океані Землі, то складні органічні сполуки могли утворитися на поверхні океану у вигляді тонкої плівки і на прогрівається сонцем мілководді. Анаеробна середу полегшувала синтез полімерів з неорганічних сполук. Нескладні органічні сполуки почали об'єднуватися у великі біологічні молекули.
Утворилися ферменти - білкові речовини - каталізатори, які сприяють виникненню або розпаду молекул. У результаті активності ферментів виникли «першоелементи» життя - нуклеїнові кислоти, складні полімерні речовини, що складаються з мономерів.
Мономери в нуклеїнових кислотах розташовані таким чином, що несуть певну інформацію, код,
полягає в тому, що кожній амінокислоті, що входить до білок, відповідає певний білок з 3 нуклеотидів (триплет). На основі нуклеїнових кислот можуть будуватися білки і відбуватися обмін із зовнішнім середовищем речовиною та енергією.
Симбіоз нуклеїнових кислот утворив «молекулярно - генетичні системи управління».
На цій стадії молекули нуклеїнових кислот придбали властивості самовідтворення собі подібних, стали керувати процесом утворення білкових речовин.
Біля витоків всього живого стояли ревертаза і матричний синтез з ДНК на РНК, еволюція р - РНК - ової молекулярної системи в ДНК - овую. Так виник «геном біосфери».
Спека і холод, блискавок, ультрафіолетова реакція, атмосферні електричні заряди, пориви вітру і водяні струмені - все це забезпечувало початок або загасання біохімічних реакцій, характер їх перебігу, генні «сплески».
До кінця біохімічної стадії з'явилися такі структурні утворення, як мембрани, що обмежують суміш органічних речовин від зовнішнього середовища.
Мембрани зіграли головну роль у побудові всіх живих клітин. Тіла всіх рослин і тварин складаються з клітин.
Живе зміст клітини - протоплазма.
Сучасні вчені прийшли до висновку, що перші організми на Землі були одноклітинними прокариотами. За своєю будовою вони нагадували бактерії або синьо - зелені водорості, що існують в даний час.
Для існування перших «живих молекул», прокаріотів необхідний як для всього живого, приплив енергії ззовні. Кожна клітина - маленька «енергетична станція». Безпосереднім джерелом енергії для клітин служить АТФ та інші сполуки, що містять фосфор. Енергію клітини отримують з їжею, вони здатні не тільки витрачати, але й запасати енергію.
Вчені припускають, що на Землі виникло безліч перших грудочок живої протоплазми. Близько 2 млрд. років тому в живих клітинах з'явилося ядро. З прокаріотів виникли еукаріоти. Їх на Землі налічується 25 - 30 видів. Найпростіші з них - амеби. У еукаріотів існує в клітці оформлене ядро ​​з речовиною, що містить код синтезу білка.
До цього часу намітився «вибір» рослинного або тваринного способу життя. Відмінності цих способів життя пов'язане зі способом харчування і виникненням фотосинтезу, який полягає у створенні органічних речовин (наприклад, цукрів з вуглекислоти і води при використанні енергії світла).
Завдяки фотосинтезу, рослини виробляють органічні речовини, за рахунок якого відбувається нарощування маси рослин, і виробляють велику кількість органічних речовин.
З виникненням фотосинтезу в атмосферу Землі став надходити кисень, і утворилася вторинна атмосфера Землі з високим вмістом кисню.
Поява кисню та інтенсивний розвиток наземних рослин - найбільший етап у розвитку життя на Землі. З цього моменту почалося поступове видозміна і розвиток живих форм.
Життя з усіма її проявами справила найглибші зміни в розвитку нашої планети. Вдосконалюючись у процесі еволюції, живі організми все ширше поширювалися по планеті, беручи велику участь у перерозподілі енергії і речовин у земній корі, а також в повітряному і водному оболонках Землі.
Виникнення і поширення рослинності призвели до корінної зміни складу атмосфери, спочатку містить дуже мало вільного кисню, і складається головним чином з двоокису вуглецю і, ймовірно, метану й аміаку.
Рослини, асиміляційні вуглець з двоокису вуглецю, привели до створення атмосфери, що містить вільний кисень і лише сліди вуглекислого газу. Вільний кисень в складі атмосфери служив не тільки активним хімічним агентом, але також джерелом озону, перегородивши шлях коротким ультрафіолетовим променям до поверхні Землі (озоновий екран).
Одночасно вуглець, століттями накопичується в залишках рослин, утворив в земній корі енергетичні запаси у вигляді поклади органічних сполук (кам'яне вугілля, торф).
Розвиток життя в Світовому океані призвело до створення осадових порід, що складаються з скелетів та інших залишків морських організмів.
Ці відкладення, їх механічне тиск, хімічні і фізичні перетворення змінили поверхню земної кори. Все це свідчило про наявність на Землі біосфери, в якій розгорталися і тривають понині життєві явища.
4. Еволюція форм біологічного життя на Землі
Як же виникло те розмаїття, яке ми спостерігаємо в живій природі? Адже коли - то 2 - 3 млрд. років тому життя була представлена ​​досить одноманітними істотами.
Ідея еволюції живої природи виникла в Новий час як протиставлення креаціанізму (від лат. «Створення») - вчення про створення світу богом з нічого і незмінності створеного творцем світу.
Згідно креаціанізму, виникнення життя відноситься до певної події в минулому, яке можна обчислити.
У 1650 році архієпископ Ашер з Ірландії обчислив, що Бог створив світ у жовтні 4004 року до н. е.., а о 9 годині ранку жовтня і людини. Це число він отримав з віків і родинних зв'язків всіх згаданих в Біблії осіб.
Фундаментальну роль у світогляді того часу грали також телеології - вчення, за яким все в природі влаштовано доцільно і всякий розвиток є здійсненням заздалегідь визначених цілей.
Теологія приписує процесам і явищам природи мети, які встановлюються богом (Х. Вольф), або є внутрішніми причинами природи (Арістотель, Лейбніц).
У подоланні ідей креаціанізма і телеології важливу роль відіграла концепція обмеженою мінливості видів в межах відносно вузьких підрозділів (від одного єдиного предка під впливом середовища - трансформізм.
Трансформізм в основі своїй має уявлення про зміну і перетворення органічних форм походження одних організмів від інших. Серед природознавців і філософів - трансформістів ХVII - XVIII ст. відомі Ж. Бюффон, Р. Гук, Д. Дідро, Е. Дарвін, І. Гете і д.р.
Всі трансформістів визнавали мінливість видів організмів під дією змін навколишнього середовища.
У становленні ідеї еволюції органічного світу істотну роль зіграла систематика. К. Лінней вперше застосував бінарну номенклатуру і побудував штучну класифікацію рослин і тварин. Заслуга Ліннея в тому, що через створення штучної системи він підвів біологію до необхідності розгляду колосального емпіричного матеріалу з позицій загальних теоретичних принципів.
Велику роль у становленні й розвитку ідеї еволюції живої природи зіграла ембріологія, для якої в Новий час було характерно протистояння преформізма і епігенеза.
Таким чином, в XII - XIII ст. виникла ідея історичних змін спадкових ознак організмів, незворотного історичного розвитку живої природи - ідея еволюції органічного світу.
Еволюція від лат «розгортання» - історичний розвиток природи. У ході еволюції:
· Виникають нові види, тобто збільшується різноманітність форм організмів;
·, Адаптуються, тобто пристосовуються до змін умов зовнішнього середовища;
· У результаті еволюції, поступово підвищується загальний рівень організації живих істот: вони ускладнюються і вдосконалюються. Перехід від уявлення про трансформації видів до ідеї еволюції історичного розвитку видів припускав:
· Розгляд процесу утворення видів в його історії, облік конструктивної ролі фактора часу в історичному розвитку організмів;
· Розвиток ідей про виникнення якісно нового в такому історичному процесі.
Перші еволюційні теорії були створені двома великими вченими XIX століття - Ж. Ламарком і Ч. Дарвіном.
У 1809 році вийшла книга Ламарка «Філософія зоології», у якій була викладена першого цілісна теорія еволюції органічного світу.
Ламарк вважав, що історичний розвиток організмів має не випадковий, а закономірний характер і відбувається в напрямі поступового і неухильного вдосконалення.
Ламарк включив у своє вчення якісно нове розуміння ролі середовища в розвитку органічних форм, трактуючи зовнішнє середовище як важливий чинник, умови еволюції.
По - своєму ідея еволюції органічного світу розвивалася в теорії катастроф.
Французький біолог Ж. Кюв писав: «Життя не раз потрясала на нашій землі страшними подіями. Незліченні живі істоти ставали жертвою катастроф: одні мешканці суші, були поглинені потопами, інші, що населяли надра вод, виявилися на суші разом з раптово піднесеним дном моря, самі їх раси навіки зникли, залишивши на світі лише деякі залишки, ледь помітні для натуралістів ».
Проти навчання катастрофізму виступили прихильники іншої концепції еволюції, які виходили з уявлень про тотожність сучасних і древніх геологічних процесів - концепції уніформізм.
Геологічна ера Землі від її утворення до зародження життя називається катархей.
Катархей (від грец. "Нижче найдавнішого») - ера, коли була нежива Земля, оповита отруйною для живих істот атмосферою, позбавленої кисню. Гриміли вулканічні виверження, були блискавки, жорстке ультрафіолетове випромінювання пронизувало атмосферу і верхні шари води. Під впливом цих явищ із суміші парів сірководню, аміаку, чадного газу починають синтезуватися перші органічні сполуки. Виникають властивості, характерні для життя.
Така картина ери катархея існувала близько 5 - 3,5 млрд. років тому.
Вернадський вважав, що біосфера геологічно вічна, тобто життя на Землі існує стільки ж часу, скільки і сама Земля як планета.
Архей - найдавніша геологічна ера Землі (3,5 - 2,6 млрд. років тому). На час архею відноситься виникнення перших прокаріотів (бактерій і синьо - зелених водоростей) - організмів, які на відміну від еукаріот не володіють оформленим клітинним ядром і типовим хромосомним апаратом.
У відкладах архею знайдені залишки нитчастих водоростей. У цей період з'являються гетеротрофні організми не тільки в море, але і на суші. Утворюється грунт.
В атмосфері знижується вміст метану, аміаку, і водню, починається накопичення вуглекислого газу і кисню.
Протерозою (від грецьк «первинна життя») - величезний за тривалістю етап історичного розвитку Землі (2,6 млрд. - 570 млн. років тому).
Виникнення многоклеточности - важливий ароморфоз в еволюції життя.
Кінець протерозою назаваєтся «століттям медуз» - дуже поширених у цей час представників кишковопорожнинних. Палеозой (від грец. «Давня життя» - геологічна ера 570 - 230 млн. років) з такими періодами: кембрій (570 - 500 млн. років), ордовик (500 - 440 млн. років), силур (440 - 410 млн. років), девон (410 - 350 млн. років), карбон (350 - 285 млн. років), перм (285 - 230 млн. років).
Для розвитку життя у ранньому палеозої (кембрій, ордовик, силур) характерно інтенсивний розвиток наземних рослин і вихід на сушу тварин. Фауна раннього палеозою: головоногий молюск, трилобіти - примітивні ракоподібні, поодинокі корали.
Почався у кінці силуру горотворних період змінив клімат та умови існування організмів. У результаті підняття суші і скорочення морів клімат девону був більш континентальний.
У девоні з'явилися пустельні і напівпустельні області; на суші з'явилися перші ліси з гігантських папоротей, хвощів і плаунів. Нові групи тварин починають завойовувати сушу, але їх відрив від водного середовища не був ще остаточним.
До кінця карбону з'явилися перші плазуни. Вони досягли значного різноманіття з - за посушливого клімату і похолодання. Так, в палеозої відбулося завоювання суші багатоклітинними рослинами і тваринами.
Мезозой (з грец «середнє життя») - це геологічна ера (230 - 67 млн. років) з такими періодами: тріас (230 - 195 млн. років), юра (195 - 137 млн. років), крейда (137 - 67 млн. років). Мезозой називають ерою плазунів. Їх розквіт, найширша дивергенція і вимирання відбуваються в цю еру. У мезозої посилюється посушливість клімату. Вимирає безліч сухопутних організмів, у яких окремі етапи життя пов'язані з водою: більшість земноводних, папороті, хвощі і плауни.
У тріасі серед рослин сильного розвитку досягають голонасінні, серед тварин - плазуни. У тріасі з'являються рослиноїдні і хижі динозаври. Вельми різноманітні в цю еру морські плазуни. Крім іхтіозаврів, в морях юри з'являються плезіозаври. У юре плазуни почали освоювати і повітряне середовище. Літаючі ящери проіснували до кінця крейди. У юрі від плазунів виникли і птиці.
У другій половині крейди виникли сумчасті і плацентарні ссавці. Придбання живонародження, теплокровности, були тими ароморфозами, які забезпечили прогрес ссавців.
Геологічна ера, в якій ми живемо, називається кайнозой.
Кайнозой (від грец. «Нове життя») - це ера (67 млн. років - наш час) розквіту квіткових рослин, комах, птахів і ссавців.
Кайнозой ділиться на 2 нерівних періоди: третинний вересня 1967 - 3 млн. років) і четвертинний (3 млн. років - наш час). У першій половині третинного періоду широко поширені ліси тропічного і субтропічного типу. Протягом третинного періоду від комахоїдних ссавців відокремлюється загін приматів.
Широке поширення отримують і загальні предкової форми людиноподібних мавп і людей.
До кінця третинного періоду зустрічаються представники всіх сучасних сімейств тварин і рослин.
В цей час починається великий процес остепнений суші, який привів до вимирання одних деревних і лісових форм і до виходу інших на відкритий простір. У результаті скорочення лісових площ одні з форм антропоїдних мавп відступали углиб лісів, інші опустилися з дерев не землю і стали завойовувати відкриті простори. Нащадками їх є люди, які виникли в кінці третинного періоду.
Протягом четвертинного періоду вимирають мамонти, шаблезубі тигри, гігантські лінивці, большерогие торф'яні олені та ін тварини.
Велику роль у вимиранні великих ссавців зіграли стародавні мисливці.
Близько 10 тис. років тому в помірно теплих областях Землі настала «неолітична революція», пов'язана з переходом людини від збирання і полювання до землеробства і скотарства.
Це визначило видовий склад органічного світу, який існує і в даний час.

Висновок
З того, що ми знаємо про походження життя на Землі ясно, що процес виникнення живих організмів з простих органічних сполук був вкрай тривалим. Щоб на Землі зародилося життя, знадобився тривав багато мільйонів років еволюційний процес, протягом якого складні молекулярні структури, перш за все, нуклеїнові кислоти і білки, пройшли відбір на стійкість, на здатність до відтворення собі подібних.
Життя як особлива форма існування матерії характеризується двома відмінними властивостями - самовідтворенням, і обміном речовин з навколишнім середовищем.
На властивостях саморепродукції та обміну речовин будуються всі сучасні гіпотези виникнення життя.
Експериментально вдалося встановити основні етапи, за якими могла виникнути життя на Землі: синтез простих органічних сполук, синтез полімерів, близьких до нуклеїнових кислот і білків, освіта первинних живих організмів (протобионтов).
Власне біологічна еволюція починається з утворення клітинної організації і надалі йде по шляху вдосконалення будови і функцій клітини, освіти багатоклітинній організації, поділу живого на царства рослин, тварин, грибів, з подальшою їх диференціацією на види.
Теорія еволюції дає можливість зрозуміти стратегію взаємини людини і навколишнього живої природи, дозволяє ставити питання про розробку принципів керованої еволюції.
Окремі елементи такої керованої еволюції проглядаються вже сьогодні, наприклад, у спробах непростого промислового використання, а господарського управління еволюцією окремих видів тварин і рослин.
Вивчення процесів еволюції важливо для охорони навколишнього середовища. Людина, втручаючись у природу, ще не навчився передбачати й попереджати небажані наслідки свого втручання.
Ще В. І. Вернадський вірив у силу людського розуму, в те, що все активніше втручаючись у природні еволюційні процеси, він зуміє направити еволюцію живого таким чином, щоб зробити планету ще прекраснішим і заможнішим.
Сьогодні, еволюційна теорія дозволяє інтегрувати досягнення всіх біологічних дисциплін (визначаючи напрямки кожної з них), завтра - стане основою оптимальної стратегії взаємовідносини розвивається людства і Землі.

Література
1. А. В. Яблоков, Юсуфов А. Г. Еволюційне вчення (Дарвінізм). М, «Вища школа», 1989 р.
2. А. Б. Георгієвський. Дарвінізм. М., «Просвещение», 1985р.
3. Є. А. Веселов. Дарвінізм. Державне навчально-педагогічне видавництво міністерства освіти; М, 1965 р.
4. О. В. Агапова, В. І. Агапов Лекції по концепціях сучасного природознавства. Вузівський курс. Рязань, 2000 р.
5. А. А. Горєлов Концепції сучасного природознавства М., Думка, 1997 р.
6. Концепції сучасного природознавства. Серія «Підручники і навчальні посібники». Ростов н \ Д, 1997 р.
7. М. М. Йорданський Еволюція органічного світу. М., Владос, 2002 р.
8. В. І. Вернадський Початок і вічність життя. М., Республіка, 1989 р.
9. А. І. Опарін Життя, її природа, походження і розвиток. М., «Просвещение», 1962 р.
10. Радянський Енциклопедичний Словник. М., Радянська енциклопедія, 1982 р.
11. С. Х. Карпенків Концепція сучасного природознавства М., «Вища школа», 2000р.
12. Т. Я. Дубніщева Концепція сучасного природознавства, М., «Вища школа», 2000р.
Додати в блог або на сайт

Цей текст може містити помилки.

Біологія | Курсова
82.9кб. | скачати


Схожі роботи:
Гіпотези виникнення життя на землі
Основні гіпотези про виникнення життя на Землі
Виникнення землі Виникнення життя на землі
Виникнення життя на Землі
Виникнення життя на Землі
Виникнення життя на Землі 2
Виникнення і розвиток життя на Землі
Проблема виникнення життя на землі
Виникнення життя на Землі та її різноманітність
© Усі права захищені
написати до нас