Отличие живого от неживого и модели происхождения жизни

     Содержание. 
 
 

1. Введение...................................................................   3
2. Развитие представлений о происхождении

     жизни:

1. Концепции возникновения жизни...................... 4-5
2. Отличие живого от неживого.............................. 6-10

3. Возникновение жизни:

1. Вещественная основа жизни ............................... 11-12
2. Этапы эволюции жизни ....................................... 13-15
3. Завоевание суши ................................................... 15
4. Эволюция растений .............................................. 15-16
5. Эволюция животных ............................................16

4. Заключение............................................................... 17

     Список  литературы.......................................................  18 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

     Введение 

     Одним из наиболее трудных и в то же время интересных в современном  естествознании является вопрос о происхождении  жизни. Он труден потому, что, когда  наука подходит к проблемам развития как создания качественно нового, она оказывается у предела  своих возможностей как отрасли  культуры, основанной на доказательстве и экспериментальной проверке утверждений.

     Ученые  сегодня не в состоянии воспроизвести  процесс возникновения жизни  с такой же точностью, как это  было несколько миллиардов лет назад. Даже наиболее тщательно поставленный опыт будет лишь модельным экспериментом, лишенным рядом факторов, сопровождавших появление живого на Земле. Трудность  методологическая – в невозможности  проведения прямого эксперимента по возникновению жизни (уникальность этого процесса препятствует использованию  основного научного метода).

     Вопрос  о происхождении жизни интересен  не только сам по себе, но и тесной связью с проблемой отличия живого от неживого, а также связью с  проблемой эволюции действовали  при зарождении жизни. В чем сущность живого? Как и насколько механизмы  эволюции действовали при зарождении жизни? 

      I. Развитие представлений о происхождении жизни 

     1.Концепции  возникновения жизни

       Происхождение жизни - одна из  трёх важнейших мировоззренческих  проблем наряду с проблемами  происхождения нашей Вселенной  и проблемой происхождения человека.

     Попытки понять, как возникла и развивалась  жизнь на Земле, были предприняты  ещё в глубокой древности. Существует пять концепций возникновения жизни:

1. Креанизм - божественное сотворение живого.
2. Концепция многократного самопроизвольного зарождения жизни из неживого вещества.
3. Концепция стационарного состояния, в соответствии с которой жизнь существовала всегда.
4. Концепция внеземного происхождения жизни.
5. Концепция происхождения жизни на Земле в историческом прошлом в результате процессов, подчиняющихся физическим и химическим законам.

       Религиозно-идеалистический подход  исходил из того, что возникновение  жизни на Земле не могло  осуществиться естественным, закономерным, объективным образом. Жизнь является  следствием божественного, творческого  акта, и потому всем существам  свойственна особая, независимая  от материального мира, жизненная  сила, которая направляет все  процессы жизни.

       В основе второго, материалистического  подхода, лежало представление  о том, что под влиянием естественных  факторов живое может возникнуть  из неживого, органическое из  неорганического. Несмотря на  свою примитивность, первые исторические  формы концепции самозарождения  сыграли прогрессивную роль в  борьбе с креанизмом. Идея самозарождения  получила широкое распространение  в средневековье и эпоху Возрождения,  когда допускалась возможность  самозарождения не только простых, но и довольно высокоорганизованных существ, даже млекопитающих (например, мышей из тряпок).

     Невозможность произвольного зарождения жизни была доказана целым рядом опытов. Применение микроскопа в биологических исследованиях способствовало открытию большого разнообразия одноклеточных организмов. На этой основе вновь возродились старые идеи произвольного самозарождения простейших существ. Окончательно версия о самозарождении была развенчана Л.Пастером в середине XIX в. Он показал, что не только в запаянном сосуде, но и в незакрытой колбе с S образной горловиной, хорошо прокипячённый бульон остаётся стерильным, потому что через такую горловину не могут проникнуть микробы. Так было доказано, что новый организм в наше время может появиться от другого живого существа.

       Появление жизни на Земле пытались  объяснить и занесением её  из других космических миров.

     Естествознание  XX в. Сделало шаг вперёд в изучении жизни, её проявлений на Земле и за её пределами. Сейчас уже определённо выяснено, что «азбука» живого сравнительно проста. В любом существе, живущем на Земле, присутствует 20 аминокислот, 5 оснований, 2 углевода и один фосфат. Существование небольшого числа одних и тех же молекул во всех живых организмах убеждает нас, что всё живое должно иметь единое происхождение.

     Отрицание возможности самозарождения жизни  в настоящее время не противоречит представлениям о принципиальной возможности  развития органической природы и  жизни в прошлом из неорганической материи.

     Не  исключается возможность занесения определённых предпосылочных факторов жизни на Земле из Космоса. Однако в изученной пока человеком части Вселенной, только на Земле они привели к формированию и расцвету жизни.

     К концу XX в. Осталась наиболее перспективной пятая концепция.

     2. Отличие живого  от неживого 

     В вещественном плане в состав живого обязательно входят высокоупорядочные  органические соединения: белки и  нуклеиновые кислоты. В структурном  плане живое отличается от неживого клеточным строением. В функциональном плане для живых тел характерно воспроизводство самих себя. Также  живые тела отличаются от неживых  наличием обмена веществ, способностью к росту и развитию, способностью к движению, раздражимостью и т. д. Неотъемлемой частью живого является отличие воды, солей и т.д. Также и для возникновения жизни нужны определённые диапазоны температур, влажности, давления, уровня радиации и время. «В некотором смысле живые системы можно сравнить с хорошо налаженным производством: с одной стороны, они являются вместилищем многочисленных химических превращений, с другой - демонстрируют великолепную пространственно-временную организацию с весьма неравномерным распределением биохимического материала». Ели бы возраст Вселенной был меньше, то жизнь также не могла бы возникнуть. Возникновение жизни явилось результатом процессов, протекавших сначала миллиарды лет во Вселенной, а затем миллионы лет на Земле. От неорганических соединений к органическим, от органических к биологическим - таковы последовательные стадии, по которым осуществляется процесс зарождения жизни. « Специфичность жизни, отличие живых систем от неорганического мира хорошо видны с точки зрения химии. В живых системах протекает множество отдельных химических реакций ..., многие из которых давно и хорошо изучены. Для живого специфичен определённый порядок этих реакций, их последовательность и объединение в целостную систему».

       В сложном процессе возникновения  жизни на Земле можно выделить  несколько основных этапов:

1. образование простых органических соединений;

     Происхождение жизни связано с протеканием  определённых химических реакций на поверхности первичной планеты. На начальных этапах своей истории  Земля представляла собой раскалённую  планету. Вследствие вращения при постепенном  снижении температуры в поверхностных  слоях концентрировались атомы  легких элементов ( водорода, углерода, азота и т.д.), из которых и состоят  тела живых организмов. При дальнейшем охлаждении Земли появились химические соединения: вода, метан, водород и  др. Физические и химические свойства воды и углерода определили то, что  именно они оказались у колыбели жизни. На Земле основой жизни  является углерод, он способен создавать  разнообразные, подвижные, низкоэлектропроводные, насыщенные водой, длинные цепеобразные структуры. Соединения углерода с водородом, кислородом, азотом и др. обладают каталитическими, строительными, энергетическими свойствами.

       На начальных этапах сложилась  первичная атмосфера Земли, которая  носила не окислительный, как  сейчас, а восстановительный характер. Первичная атмосфера содержала  водород, соединения углерода (метан)  и азота (аммиак). Отсутствие кислорода  было вероятно необходимым условием  возникновения жизни. Лабораторные  опыты показывают, что органические  вещества легче создаются в  восстановительной среде, чем  в атмосфере. Дальнейшее снижение  температуры обусловило переход  ряда газообразных соединений  в жидкое и твёрдое состояние,  а также образование земной  коры.

       Когда температура Земли опустилась  ниже 100 град. С, произошло сгущение  водяных паров. Длительные ливни  привели к образованию больших  водоёмов. В результате активной  вулканической деятельности из  внутренних слоёв Земли на  поверхность выносилось много  раскалённой массы, в т.ч. карбидов, которые вступали в химические  реакции с растворёнными в  воде веществами. Так на поверхности  молодой планеты Земля в большом  количестве накапливались простейшие  органические соединения. А.И.Опарин  полагал, что органические вещества  могли создаваться и в океане из более простых соединений. Энергию для этих реакций синтеза доставляла солнечная радиация.

     « Органический синтез осуществлялся  в период, предшествовавший образованию  Солнечной системы и во время  её образования, он имел место уже  на том этапе, когда Земля ещё  окончательно не сформировалась».

     Механизм  отбора действовал на самых ранних стадиях зарождения органических веществ - из множества образующихся веществ  сохранялись устойчивые к дальнейшему  усложнению.

2. возникновение сложных органических соединений.

     Благодаря высокой температуре, грозовым разрядам, усиленному ультрофиолетному излучению, относительно простые молекулы органических соединений при взаимодействии с  другими веществами усложнялись  и образовывались углеводы, жиры, аминокислоты, белки, нуклеиновые кислоты. Возможность  такого синтеза доказана опытами  А.М.Бутлерова, который ещё в середине прошлого столетия получил из формальдегида - углеводы (сахар). А в 1953-1957 г.г. химиками различных стран в целом ряде экспериментов были синтезированы  органические кислоты, в т.ч аминокислоты, которые являются материалом для образования белковых молекул. Эксперименты в этом направлении оказались перспективными, совершенно определённо показали возможность образования белковых молекул в условиях отсутствия жизни.

     С определённого этапа в процессе химической эволюции на Земле, активное участие стал принимать кислород, с накоплением которого в атмосфере  восстановленные соединения стали  окисляться. При окислении метана образовывались метиловый спирт, формальдегид, муравьиная кислота и т.д., которые  с дождевой водой попадали в первичный  океан. Эти вещества, вступая в реакции с аммиаком и цианистым водородом, дали начало аминокислотам. Так воды первичного океана постепенно насыщались разнообразными органическими веществами, образуя «первичный бульон».

3. « первичный бульон» и образование коацерватов.

     После того, как углеродистые соединения образовали « первичный бульон», могли уже организоваться биополимеры - белки и нуклеиновые кислоты, обладающие свойством самовоспроизводства  себе подобных. В водах первичного океана концентрация органических веществ  увеличивалась, происходило их смешивание, взаимодействие и объединение в  мелкие обособленные структуры раствора. Эти структуры русский учёный А.И.Опарин назвал «коацерватными каплями  или коацерватами» (2). Коацерваты имеют  достаточно сложную организацию  и обладают рядом свойств, которые  сближают их с простейшими живыми системами (способны поглощать из окружающей среды разные вещества и увеличиваться в размерах, в них могут происходить процессы распада и выделяться продукты распада). Однако всё это не даёт основания для отнесения их к живым системам, но предпосылки живого уже содержались.