Происхождение жизни

Контрольная работа на тему: Происхождение жизни  
Контрольная работа по Концепции современного естествознания  
Уфимский филиал Финуниверситета 2012 г.  
 
Содержание  
Введение 3  
1.Аналитическое сравнение основных концепций происхождения жизни 5  
2.Основные концепции происхождения жизни 7  
2.1 Креационистская концепция 7  
2.2 Эволюционистская концепция 8  
2.3 Теория саморождения 11  
2.4 Концепция панспермии 13  
Заключение 15  
Список используемой литературы 16  
 
Введение  
Начиная с античной эпохи, человек начал задавать себе множество вопросов об устройстве мироздания. Для чего мы живем? Что такое вселенная и большая ли она? Что ждет нас за гранью жизни? Что такое человек? Таких вопросов много, а ответов, к сожалению, на сегодняшний день гораздо меньше. И в моей работе я рассматриваю различные теории, отвечающие на один из вечных философских вопросов: «Как произошла жизнь во Вселенной?».  
Проблема происхождения жизни относится к числу наиболее интересных и в то же время наименее исследованных вопросов, связанных с взаимоотношением науки и марксистской философии. Эта проблема актуальна в современном естествознании. По ней ведутся интенсивные исследования в различных научных центрах нашей страны и за рубежом. Огромное количество разрозненных эмпирических данных требует новых подходов, новых принципов обобщения. Проблема происхождения жизни является комплексной, и её решение становится не под силу одному человеку.  
Данная проблема будет актуальна во все времена, так как именно благодаря ей мы сможем более подробно изучить вопрос о происхождении жизни, понять, как и когда она возникла, ведь пока жив человек - жива и проблема его возникновения, а значит и возникновения всего живого в этом мире. К сожалению, до сих пор ощущается недостаток информации в этом вопросе, связанный с отсутствием тщательных монографических исследований тех работ, которые велись в 20-х и 30-х годах (особенно в России и Великобритании) и посвященных изучению проблемы происхождения жизни.  
Актуальность работы обусловлена, с одной стороны, большим интересом к теме "Концепции возникновения жизни на Земле" в современной науке, с другой стороны, ее недостаточной разработанностью. Рассмотрение вопросов связанных с данной тематикой носит как теоретическую, так и практическую значимость.  
Целью данной работы является рассмотрение основ концепции появления первой жизни на земле.  
Достижению поставленной цели способствует постановка и решение в работе следующих задач:  
1. Сопоставить аналитически основные концепции происхождения жизни.  
2. Выявить основные аргументы:  
а) креационистской концепции;  
б) эволюционистской концепции;  
в) теории саморождения (самоорганизации);  
г) концепции панспермии.  
3. Дать развернутое современное определение сущности жизни. И последовательно раскрыть основную аргументацию каждой из обозначенных концепций происхождения жизни, оценив ее вклад в развитие биологии как науки.  
Работая над проблемой происхождения жизни, я использовала такие книги как: Анисимова А.П. «Возникновение жизни на Земле», Лавриненко В.Н., Ратников «Концепции современного естествознания», Войткевич Г.В «Возникновение и развитие жизни на Земле».  
1. Аналитическое сравнение основных концепций происхождения жизни  
Жизнь - есть способ существования белковых тел, существенным моментом, которого является постоянный обмен веществ с окружающей их внешней природой, причем с прекращением этого обмена веществ прекращается и жизнь, что приводит к разложению белка».  
Происхождение жизни - один из самых таинственных вопросов, исчерпывающий ответ на который вряд ли когда-нибудь будет получен. Множество гипотез и даже теорий о возникновении жизни, объясняющих различные стороны этого явления, неспособны пока что преодолеть существенное обстоятельство - экспериментально подтвердить факт появления жизни.  
«Вопрос о происхождение жизни на Земле принадлежит к числу наиболее сложных вопросов науки. Вокруг этого вопроса на протяжение многих веков развертывалась борьба религии и науки, идеализма и материализма. Идеалисты утверждают, что возникновение жизни на Земле нельзя объяснить материальными причинами. По их представлениям, в основе жизни лежат не материальные процессы, а не доступное разуму человека сверхъестественное высшее духовное начало - «божественный разум», «мировой дух», «высшие силы ».  
Существует много гипотез, объясняющие возникновение жизни на Земле, но основными являются следующие:  
1. Жизнь была создана сверхъестественным существом (Творцом) в определенное время (креационизм).  
2. Жизнь возникала неоднократно из неживого вещества (самопроизвольное зарождение).  
3. Жизнь занесена на нашу планету извне (панспермия).  
4. Жизнь возникла в результате процессов, подчиняющихся химическим и физическим законам (биохимическая эволюция).  
По мнению ученых, занимающихся в области астрономии Земля и другие планеты солнечной системы образовались примерно 4,5 миллиардов лет назад из особой газопылевой материи. Такая материя и до сих пор в межзвездном пространстве и преобладающим элементом этой материи является водород. Путем реакции ядерного синтеза водород превращается в углерод. В последствии в результате этой реакции возникали кислород и другие элементы. Под воздействием высоких температур и гравитационного сжатия, которые возникали в результате вращения облака вокруг своей оси, формировались химические вещества, которые составили основу планет и звезд, а также их атмосферу.  
Для дальнейшего развития на пути к возникновению жизни необходимы были планетарные и космические условия. Прежде всего к ним относятся: размеры планет, масса планет не должна быть особенно большой, и не слишком маленькой. Движение планет вокруг звезд должно быть или по круговой, или близко к нему; так как именно такое движение обеспечивает равномерное нагревание планеты. Планета должна, также, постоянно излучать энергию.  
Особое значение имеет это представление для понимания перехода химической эволюции в биологическую. Такой переход обязательно должен был быть связан с возникновением многомолекулярных фазовообособленных открытых систем, способных взаимодействовать с внешней средой, т. е. расти и развиваться, используя её вещества, энергию и тем самым, преодолевая нарастание энтропии.  
Модельные опыты с фазовообособленными системами, проводимые, в частности, А. И. Опариным и сотрудниками с коацерватными каплями (Коацервация), выделяющимися из водного раствора разнообразных органических полимеров, показали, что эти системы обладают способностью поглощать из окружающего их раствора разнообразные богатые энергией вещества и за их счёт расти, увеличиваясь в размерах и массе. При этом скорость указанного процесса определяется свойственной каждой индивидуальной капле химической и пространственной организацией, так что две разновидности капель, находящиеся в одинаковом растворе, ведут себя различно. Одни растут быстро, тогда, как рост других замедлен и может даже происходить их полный распад.  
Описанные модельные опыты показывают возможность примитивного "отбора" капель в зависимости от характера их взаимодействия с внешней средой. С. Фокс с сотрудниками (с 1964) исследует микросферы - шаровидные образования, возникающие при растворении и последующей конденсации полученных им абиогенно белковоподобных веществ. Показано, что в процессе синтеза этих веществ из аминокислот образуются Гуанин и жирные кислоты. Это даёт основание считать микросферы интересным объектом для изучения одного из путей появления клеток.  
2. Аргументы концепции происхождения жизни  
2.1 Креационистская концепция  
Согласно этой теории, жизнь возникла в результате какого-то сверхъестественного события в прошлом.  
Креационизм - божественное сотворение человека и всего живого. В Библии говорится: «В начале сотворил Бог небо и землю». На пятый день Бог сказал: «Да произведет вода пресмыкающихся, душу живую и птицы да полетят над землею по тверди небесной». На шестой день: «И сотворил Бог человека по образу Своему…»  
Они отвергают любые другие точки зрения и целиком полагаются на вдохновение, созерцание и божественное откровение. Другие христиане не относятся к Библии как к научной книге и считают, что в Книге Бытия изложено в понятной для людей всех времен форме теологическое откровение о сотворении всех живых существ всемогущим творцом. Для них описание сотворения живых существ скорее относится к ответу на вопрос «почему?», а не «каким образом?». Если наука в поисках истины широко использует наблюдение и эксперименты, то богословие постигает истину через божественное откровение и веру.  
«Вера же есть осуществление ожидаемого и уверенность в невидимом… Верою осознаем, что вещи устроены словом Божьим, так что из невидимого произошло видимое» (послание к евреям).  
Вера признает вещи, которым нет доказательств в научном смысле слова. Это означает, что логически не может быть противоречия между научным и богословским объяснением сотворения мира, так как эти две сферы мышления взаимно исключают одна другую. Для ученого научная истина всегда содержит элемент гипотезы, предварительности, но для верующего теологическая истина абсолютна.  
Но тут возникает один вопрос. Понятно, что жизнь сотворена Богом. Но все-таки как конкретно Бог создал жизнь? Создал сначала единственную живую душу, которая потом эволюционировала (через пресмыкающихся и птиц) до человека? Или воздух на земле закрутился, мелькнула молния и в яркой вспышке света из воздуха (или еще из чего-то, что было на Земле в те времена) появился homo sapiens? На эти вопросы ни Библия, ни другие древние источники ответить не в состоянии.  
2.2 эволюционистская концепция (биохимическая эволюция)  
До середины XX в. многие ученые полагали, что органические соединения могут возникать только в живом организме. Именно поэтому их назвали органическими соединениями в противоположность веществам неживой природы — минералам, которые получили название неорганических соединений. Считалось, что органические вещества возникают только биогенно, а природа неорганических веществ совершенно иная, поэтому возникновение даже простейших организмов из неорганических веществ совершенно невозможно. Однако после того как из обычных химических элементов было синтезировано первое органическое соединение, представление о двух разных сущностях органических и неорганических веществ оказалось несостоятельным. В результате этого открытия возникли органическая химия и биохимия, изучающие химические процессы в живых организмах.  
Кроме того, данное научное открытие позволило создать концепцию биохимической эволюции, согласно которой жизнь на Земле возникла в результате физических и химических процессов.  
Академик А.И. Опарин опубликовал в 1924 г. свой труд «Происхождение жизни»[5], где была изложена новая гипотеза происхождения жизни. Суть гипотезы сводилась к следующему: зарождение жизни на Земле — длительный эволюционный процесс становления живой материи в недрах неживой. И произошло это путем химической эволюции, в результате которой простейшие органические вещества образовались из неорганических под влиянием сильнодействующих физико-химических факторов, и тем самым химическая эволюция постепенно поднялась на качественно новый уровень и перешла в биохимическую эволюцию.  
Рассматривая проблему возникновения жизни путем биохимической эволюции, Опарин выделяет три этапа перехода от неживой материи к живой:  
- синтез исходных органических соединений из неорганических веществ в условиях первичной атмосферы первобытной Земли;  
- формирование в первичных водоемах Земли из накопившихся органических соединений биополимеров, липидов, углеводородов;  
- самоорганизация сложных органических соединений, возникновение на их основе и эволюционное совершенствование процессов обмена веществ и воспроизводства органических структур, завершающееся образованием простейшей клетки.  
На первом этапе около 4 млрд. лет назад, когда Земля была безжизненной, на ней происходили абиотические синтезы углеродистых соединений и их последующая предбиологическая эволюция. В то время извергалось множество вулканов, выбрасывая огромную массу раскаленной лавы. По мере остывания планеты водяные пары, скопившиеся в атмосфере, конденсировались и обрушивались на Землю ливнями, образуя огромные водные пространства. Поскольку поверхность Земли оставалась все еще горячей, вода испарялась, а затем, охлаждаясь в верхних слоях атмосферы, вновь выпадала на поверхность планеты. Эти процессы длились многие миллионы лет.  
На втором этапе, по мере смягчения условий на Земле, под действием электрических разрядов, тепловой энергии, ультрафиолетовых лучей на химические смеси началось образование сложных органических соединений пиополимеров, нуклеотидов, которые, постепенно усложняясь, превращались в протобионты (до клеточные предки живых организмов). Эти органические соединения также накапливались и концентрировались в гидросфере Земли, еще чаще объединяясь и усложняясь. Итогом эволюции сложных органических веществ стало появление коацерватов, или коацерватных капель.  
Коацерваты - это комплексы коллоидных частиц, раствор которых разделяется на слой, богатый коллоидными частицами, и жидкость, почти свободную от них. Коацерваты обладали способностью поглощать из внешней среды различные органические вещества, растворенные в водах первичного океана, что обеспечило возможность первичного обмена веществ со средой. В результате внутреннее строение коацерватов менялось, что вело к их распаду или к накоплению веществ. Теория биохимической эволюции рассматривает коацерваты как предбиологические системы, представляющие собой группы молекул, окруженные водной оболочкой.  
На третьем этапе в массе коацерватных капель происходил естественный отбор наиболее устойчивых из них в данных условиях среды. Вместе с тем, достигнув определенных размеров, материнская капля могла распадаться на дочерние, которые при распаде теряли особенности своей структуры. По сути дела, на этой стадии коацерваты превратились в простейшие живые организмы.  
Дальнейшая эволюция этих предбиологических структур была возможна только при усложнении обменных и энергетических процессов внутри коацервата. Более прочную изоляцию внутренней среды от внешних воздействий могла обеспечить только мембрана. Вокруг коацерватов, богатых органическими соединениями, возникли слои липидов, отделивших коацерват от окружающей его водной среды. В процессе эволюции липиды преобразовались в наружную мембрану, значительно повысившую жизнеспособность и устойчивость организмов.  
Несмотря на всю экспериментальную обоснованность и теоретическую убедительность, концепция Опарина имеет как сильные, так и слабые стороны.  
Сильной стороной концепции является достаточно точное соответствие ее химической эволюции, согласно которой зарождение жизни есть закономерный результат добиологической эволюции материи.  
Слабая сторона концепции — это невозможность объяснить сам момент скачка от сложных органических соединений к живым организмам - ведь ни в одном из поставленных экспериментов получить жизнь так и не удалось. Кроме того, Опарин допускает возможность самовоспроизведения коацерватов при отсутствии молекулярных систем с функциями генетического кода иными словами, без реконструкции эволюции механизма наследственности объяснить процесс скачка от неживого к живому невозможно. Поэтому сегодня считается, что решить эту сложнейшую проблему биологии без привлечения концепции открытых каталитических систем, молекулярной биологии, а также кибернетики не получится.  
2.3 Теория саморождения (самоорганизации)  
Эта теория также зародилась давно, и долгое время была единственной альтернативой креационизму. Появилась она в результате повседневных наблюдений над тем, как в мусорных кучах, гниющих отбросах постоянно появляются личинки, черви, мухи. Поскольку о существовании микроорганизмов в далекие времена не было ничего известно, то считалось, что все низшие организмы появляются путем самозарождения. Ученые Средневековья допускали, что, например, рыбы могли зародиться из ила, мыши - из грязи, мухи - из мяса. Этих взглядов придерживались многие известные ученые (Аристотель, Парацельс, Коперник, Галилей, Декарт и др.), благодаря авторитету которых эта теория смогла существовать длительный срок.  
Однако начиная с XVII в. стали накапливаться данные против такого понимания происхождения жизни. В1668 г. итальянский естествоиспытатель и врач Франческо Реди провел серию опытов, которыми доказал, что белые черви в гниющем мясе суть не что иное, как личинки мух. В результате своих опытов он сформулировал знаменитый принцип: «Все живое - от живого».  
Опыты Реди были простыми и убедительными. В несколько сосудов он положил кусочки мяса. Часть этих сосудов он оставил открытыми, а часть прикрыл материей, пропускающей воздух. Вскоре в первых сосудах появились личинки мух, а в прикрытых сосудах их не было. Тем самым он доказал невозможность самозарождения червей из гниющего мяса при отсутствии мух.  
Несмотря на убедительность опытов Реди, споры вокруг этой теории продолжались вплоть до середины XIX в., когда французский учёный Ауи Пастер простыми и оригинальными опытами окончательно доказал невозможность самозарождения простых организмов. Опыты Пастера продемонстрировали, что микроорганизмы появляются в органических растворах в силу того, что туда ранее были занесены их зародыши. Если же сосуд с питательной средой стерилизовать (пастеризовать), оградив тем самым от попадания в него микробов, то никакого самозарождения не произойдет. Опыты Пастера подтвердили принцип Реди и показали научную несостоятельность концепции спонтанного самозарождения организмов. Но, опровергнув эту концепцию, Пастер, к сожалению, не предложил никакой новой идеи. Поэтому в середине XIX в. наука не смогла ответить на вопрос, как возникла жизнь на Земле.  
Концепция самозарождения жизни, несмотря на свою ошибочность, сыграла позитивную роль в развитии естествознания, поскольку опыты, призванные ее подтвердить, помогли получить богатый эмпирический материал для развивающейся биологической науки.  
2.4 Концепция панспермии  
Но как же тогда произошла жизнь на Земле? Ведь было время, когда Земля, по общепринятому теперь в науке взгляду, представляла собой раскаленный добела шар. За это говорят и астрономия, и геология, и минералогия, и прочие точные науки - это несомненно. Значит, на Земле существовали такие условия, при которых жизнь была невозможна, немыслима. Только после того, как земной шар потерял значительную часть своего тепла, рассеяв его в холодное межпланетное пространство, только после того, как охлажденные водяные пары образовали первые тепловые моря, стало возможно существование организмов, подобных тем, которые мы сейчас наблюдаем. Для разъяснения этого противоречия была создана теория, носящая довольно сложное название -теории панспермии.  
Панспермия - древнее учении о повсеместном распространении во Вселенной вечных и неизменных зародышей жизни. Если попытаться кратко охарактеризовать панспермию, суть ее можно свести к следующему: существуют зародыши жизни, рассеянные по всей Вселенной и в принципе способные заселить любую планету, если условия на ней окажутся пригодными для развития жизни. Было бы крайне заманчиво объяснить происхождение жизни и на Земле именно таким образом-заражением нашей планеты микроорганизмами, либо случайно попавшими в момент наибольшего сближения с какой-то другой планетой или залетевшими с метеоритными частицами, либо специально посланными высокоразвитой цивилизацией. Идею панспермии высказывали еще Аристотель, а позднее Г. Лейбниц, но только в начале XX столетия от общефилософских рассуждений перешли к конкретным научным моделям.  
В 1908 году известный шведский физико-химик С. Аррениус разработал концепцию одной из разновидностей панспермии, названную радиационной панспермией. По мысли ученого, в результате миграции по Вселенной, вызванной давлением солнечного света (или давлением света другой звезды), споры бактерий в итоге достигали и Земли. Аррениус предполагал, что споры термостойких бактерий, к примеру, могли попасть на Землю с Венеры в момент наибольшего сближения этих планет. Незадолго до этого известный русский физик П. Н. Лебедев экспериментально доказал наличие светового давления и продемонстрировал его действие на спорах плауна (ликоподий). В конце 60-х годов возобновилась популярность этой теории. Это было связано с тем, что при изучении метеоритов и комет были обнаружены многие «предшественники живого» - органические соединения, синильная кислота, вода, формальдегид, цианогены. В 1975 году в лунном грунте и метеоритах были найдены предшественники аминокислот. Сторонники панспермии считают их «семенами, посеянными на Земле».  
Современные приверженцы концепции панспермии (в числе которых – лауреат Нобелевской премии английский биофизик Ф. Крик) считают, что жизнь на Землю занесена случайно или преднамеренно космическими пришельцами с помощью летательных аппаратов. Доказательством этого являются многократные появления НЛО.  
К гипотезе панспермии примыкает точка зрения астрономов Ч. Викрамасингха и Ф. Хойла. Они считают, что в космическом пространстве, в основном в газовых и пылевых облаках, в большом количестве присутствуют микроорганизмы. Далее эти микроорганизмы захватываются кометами, которые затем, проходя вблизи планет, «сеют зародыши жизни».  
И так, мы увидели, что теория панспермии не может служить для решения вопроса о происхождении жизни, она лишь пытается объяснить появление жизни на Земле, но не её первое возникновение.  
Заключение  
Таким образом, анализируя аргументы основных концепций происхождения жизни, можно сделать вывод о том, что до сих пор нет однозначного ответа на вопрос о возникновении жизни. Существование различных концепций, теорий, идей по этому вопросу доказывают его неопределённость. На данную тему и по сей день в научных кругах ведутся дискуссий. Нельзя также однозначно говорить о том, что одна концепция более правильная, более реальная, чем другая.  
Теории, касающиеся возникновения жизни на Земле, разнообразны и далеко не достоверны. Согласно теории стационарного состояния, Вселенная существовала извечно. Согласно другим гипотезам, Вселенная могла возникнуть из сгустка нейтронов в результате «Большого взрыва», родилась в одной из черных дыр или же была создана Творцом. Вопреки бытующим представлениям, наука не в состоянии отвергнуть идею о божественном сотворении первозданной Вселенной, так же как теологические взгляды не обязательно отвергают возможность того, что жизнь в процессе своего развития приобрела черты, объяснимые на основе законов природы.  
Исследование, анализ и развитие данных концепций, на мой взгляд, одна из главных задач науки, а от решения данной задачи зависят многие извечные вопросы, способные перевернуть все сознание человечества.  
Научный прогресс не стоит на месте. Возможно, через какое-то время человечество сможет стопроцентно доказать одну из существующих теорий происхождения жизни, или выдвинет новые, более современные и обоснованные.  
Список использованной литературы  
1. «Биология»; Н. Грин, У. Стаут, Д. Тейлор; Москва, «Мир», 1990 г.  
2. «Возникновение и развитие жизни на Земле», Г.В. Войткевич, Москва, «Наука», 1988 г.  
3. «Происхождение жизни», А.И. Опарин, Москва, 1959 г.  
4. «Концепции современного естествознания» - учебник для студентов высших учебных заведений, 3-е издание, под редакцией В.Н Лавриенко и В.П. Ратникова, Москва, «Юнити-Дана», 2005 г.  
5. Концепции современного естествознания. Лавриненко В.Н., Ратников В.П., ред. 3-е изд., перераб. и доп.- М.: ЮНИТИ-ДАНА, 2006. - 317 с  
6. Еськов К. Ю. История Земли и жизни на ней. – М.: Наука, 2000.  
7. Журнал «Наука и жизнь» Е. Кудрявцева – «Взгляни на мир по-иному».