Урок в 9 классе «Современная теория возникновения жизни на земле гипотеза А. И. Опарина Дж. Холдейна»

Пусть лучше мой разум будет открыт сомнению,

чем ограничен убежденностью.

Д. Спенс

«Современная теория возникновения жизни на земле – гипотеза А.И. Опарина – Дж. Холдейна»

Тип урока: урок формирования и совершенствования знаний.

Вид урока: урок взаимного обучения.

Цель: изучить основные аспекты современной теории возникновения жизни на Земле - гипотезы А.И.Опарина- Дж. Холдейна.

Задачи:

Сформировать у учащихся систему знаний об условиях и этапах возникновения жизни на Земле в ходе биохимической эволюции.

Совершенствовать у школьников умение сравнивать и анализировать различные гипотезы, правильно определять их по сущностным характеристикам

Пробудить у учащихся интерес и позитивное отношение к биологической науке и поиску всеобъемлющей теории по проблеме возникновения жизни на Земле.

Убедить учащихся в неповторимости жизни как способа существования.

Ведущие понятия: химическая эволюция, абиогенный синтез, коацерваты, биопоэз.

Межпредметные связи: с астрономией - концепция О.Ю. Шмидта; с геологией -формирование и развитие нашей планеты; с историей - развития представлений о возникновении жизни на Земле с древности до наших дней; с химией – формирование органических веществ; с экологией - отработка смежных терминов (автотрофы, гетеротрофы, прокариоты, эукариоты, аэробы, анаэробы и т.д.)

1-й этап. Организационная часть.

Учитель:Хочу начать наш урок словами немецкого поэта Генриха Гейне « О, решите мне загадку жизни, мучительную древнюю загадку, над которой билось уже столько голов, - головы в шапках, расписанных иероглифами, головы в тюрбанах и черных беретах , головы в париках и тысячи других бедных человеческих голов……»

Звучит песня «Есть только миг»

Учитель.Жизнь заполняет все уголки нашей планеты. Океаны, моря, озера, реки, горы, равнины, пустыни, даже воздух населены живыми существами. А что же такое жизнь? Что ассоциируется у вас с этим понятием? (высказывания учащихся) Давайте попытаемся сформулировать понятие жизнь с точки зрения биологии.

Работаем с приложением №1А Жизнь – это

«питание, рост и одряхление» (Аристотель)

«стойкое единообразие процессов при различии внешних влияний» (Тревиранус)

Совокупность функций, сопротивляющихся смерти» (М. Биша)

«химическая функция» (А. Лавуазье).

«сложный химический процесс» (И. П. Павлов)

« особая очень сложная форма движения материи» А.И. Опарин)

« способ существования белковых тел, основным атрибутом которого является обмен веществ» (Ф. Энгельс).

«макромолекулярная открытая система, которой свойственны иерархическая организация, способность к самовоспроизведению, обмен веществ, тонко регулируемый поток энергии» (проф. В.Н. Ярыгин).

«живые тела, существующие на Земле, представляют собой открытые, саморегулирующиеся и самовоспроизводящиеся системы, построенные из биополимеров – белков и нуклеиновых кислот» (М. В. Волькенштейн).

Жизнь – это – способ существования белковых тел. (Запись на листок)

Учитель: В разные времена у разных народов существовали свои гипотезы о возникновении жизни.

Вопросы: Что такое гипотеза? Чем гипотеза отличается от теории или закона? С какими гипотезами вы знакомы? (ответы детей).

Гипотеза – предположение, имеющее недостаточное доказательства

Теория – взгляды, имеющие твердые доказательства.

Поэтому мы напоминаю вам говорим о гипотезах возникновения жизни, точного доказательства они не имеют .

На прошлом уроке мы познакомились с основными гипотезами происхождения жизни на Земле Давайте их вспомним. (учащиеся называют гипотезы ).

2.Повторение пройденного материала (опрос).

Учитель: Чтобы четко представлять результаты вашей работы я единицей измерения выбрала горошину и назвала её один Мендель? Почему, такое название и почему горошина? ( В честь Грегора Менделя генетика, который все свои законы открыл, работая с горохом).

1. Разминка

Работа в четверках.

«Охарактеризуй теорию»

Учитель:Каждой четверке досталась своя гипотеза происхождения жизни ваша задача напомнить нам основные её этапы ученых и показать слабые и сильные стороны.

1-я креоционизма

2-я панспермии

3-я стационарного состояния

4-я самозарождения

«Угадай автора»

Внимательно прочитайте высказывание ученого, предположите сторонник какой он гипотезы.

№1

«Таковы факты – живое может возникать в результате не только спаривания животных, но и разложения почвы….Так же обстоит дело и у растений: некоторые развиваются из семян, а другие как бы самозарождаются под действием сил природы, возникая из разлагающейся земли или из определенных частей растения». (самозарождения)Аристотель

№2

«Убежденность была бы тщетной, если бы её нельзя было подтвердить экспериментом. Поэтому в середине июля я взял четыре больших сосуда с широким горлом, поместил в один из них змею, в другой – немного рыбы, в третий – угрей из Арно, в четвертый кусок молочной телятины, плотно закрыл их и запечатал. Затем я поместил то же самое в четыре других сосуда, оставив их открытыми… Вскоре мясо и рыба в незапечатанных сосудах зачервивели; можно было видеть, как мухи свободно залетают в сосуды и вылетают из них. Но в запечатанных сосудах я не видел ни одного червяка, хотя прошло много дней, после того как в них была положена дохлая рыба.(Реди)

ФРОНТАЛЬНО

1.Русский академик, разделявший взгляды Прейера на происхождение жизни. Автор учения о биосфере. (В. И. Вернадский)

2.Итальянский ученный, доказавший, что мухи появляются только от мух. Накрыл марлей сосуд с мясом, не давая таким образом мухам откладывать яйца в мясо. (Ф. Реди)

3.Этот французский ученый доказал, что гниение вызывается бактериями, поместив мясной бульон в колбу с длинным S-образным горлышком. Разработал способ уничтожения бактерий длительным нагреванием до +60 +70, а также прививки.. (Л. Пастер)

4.Автор теории биохимической эволюции.(Опарин).

«Какая гипотеза происхождения жизни изображена на рисунке?»

3.Ответь на вопросы карточки

Карточка №1 Как долго существовали представления о самозарождении организмов. В чём заслуга Франческо Реди в этом вопросе? ( Ответ: Представления сохранились до 19 века. Но в 17-18 веках ученные пытались с помощью опытов доказать невозможность самозарождения жизни. В 17 веке Франческо Реди проделал опыт и доказал, что живое зарождается только из живого.

Карточка №2 В 1859 году Парижская академия наук учредила премию за попытку осветить по-новому вопрос о зарождении жизни на Земле. Кто получил эту премию? В чем была его заслуга? ( Ответ: Премия была учреждена за попытку осветить по-новому вопрос о зарождении жизни на Земле. Премию получил в 1862 году Луи Пастер. За опыт с сосудом с S-образным горлышком. Пастер доказал невозможность самопроизвольного зарождения жизни.

Карточка №3 Расскажите о гомункулюсе? Ответ: Средневековый алхимик Парацельс в 16 веке предложил рецепт создания маленького живого человека. Он рекомендовал выдержать разлагающуюся мочу определенное время в тыкве, а затем поместить ее в лошадиный желудок, где и будет развиваться гомункулюс. В поэтической форме эти идеи отражены в гениальном произведении И.В. Гете «Фауст»

Карточка №4 Как вопросы происхождения жизни были связаны с семьей Ч. Дарвина? Ответ: самозарождение допускал и Эразм Дарвин (дед Ч.Дарвина ), спор разгорелся в 1859 году после выхода в свет трактата медика Пуше о самозарождении организмов. В том же году вышла книга «Происхождение видов» Ч. Дарвина и возник вопрос «Как возникла жизнь на Земле?»

Карточка №5 Что такое пастеризация? Почему так назван этот процесс? Ответ: Это способ уничтожения микробов в жидкостях и пищевых продуктах однократным нагреванием до температуры обычно 60-70 ° C с различной выдержкой от 15 до 30 минут. Такое название связано с именем учёного, сделавшего это открытие. Луи Пастер.

Работа в четверках. (состывьте сенквейн по предложенной вам гипотезе ).

1 самозарождения 2вечности жизни 3 креоционизма 4. Панспермии

сенквейн

Учитель: Все многообразие гипотез сводится к двум взаимоисключающим точкам зрения. Каким? Назовите их.

Ответ: Биогенез-«живое из живого». Абиогенез-« живое из неживого».

Объявить результаты голосования по гипотезам.

3. Изучение нового материала.

Тема, цель.

Учитель:Итак ребята, начнем сначала. Давайте выясним, как образовалась планета Земля?

1 группа учебник Пономаревой стр 122

2 группа сообщение №1 группа работает по Полянскому

3 группа трехтомник по биологии стр 256

4 группа интернет Как образовалась Земля

Сообщение №1

Современная космология связывает происхождение Вселенной с «Большим взрывом». Действительно некоторые факты подтверждают идею «Большого взрыва», согласно которой, около 15 млрд. лет назад произошел чудовищной силы взрыв, породивший известную нам Вселенную. В соответствии с концепцией Шмидта около 6 млрд. лет назад из газово – пылевого облака образовалось Солнце. Из оставшейся части облака, вращающейся вокруг Солнца, сформировались планеты Солнечной системы, в числе которых была и Земля. Самым древним из обнаруженных горных пород 4,6 млрд лет . Можно заключить, что жизнь возникла в период между 4 – 3 млрд. лет.

Учитель:

Просмотр фильма с диска «Уроки биологии Кирилла и Мефодия» 11 класс

У вас на столах лежат вопросы давайте на стр. 122 учебника найдите ответ на ваш вопрос.(заполняем по ходу таблицу).

Формирование Земли.

Время образования планеты?(4,5-7 млд. лет)

Формирование Земли.

Из чего шло формирования планеты Земля. (газов и замерзших пылевых частиц) Пономарева

Формирование Земли.

Что представляла собой Земля вначале?(газообразной и холодной)

Формирование Земли.

Чем представлена первичная атмосфера?( водород, углекислый газ, метан, аммиак, пары воды) гроза и молния и ливни

Формирование Земли.

Что позволяло Земле удерживать в своём окружении газы?(большая масса земли)

Формирование Земли.

6. Что происходило в результате разогревания планеты? зачитать стр.122 Пономарева(все работаем).

«В результате разогревания Земля стала очень горячей, и вода, испаряясь с её поверхности, образовала скопления густых облаков пара, окутавших молодую планету. Пары воды, охлаждаясь на высотах, превращались в жидкость и в виде ливней выпадали на горячую поверхность Земли. Такие ливни шли тысячелетиями, заполняя водой все впадины и трещины земной поверхности, образую Мировой океан и одновременно вызывая охлаждение верхних слоев планеты.»

Учитель:давайте послушаем звуки планеты того периода. Что вы услышите?

Учитель: теперь на столах найдем рисунки с изображением того периода.

Учитель:

Вопрос: Какие химические соединения из атмосферы и земной коры растворялись в дождевой воде? (метан, аммиак, цианистый водород, углекислый газ).

« С ливневыми дождями в водоемы попадали и молекулы простейших органических веществ, возникавших в атмосфере под влиянием ультрафиолетовых лучей и электрических разрядов (молний).» Стр 122 учебника Пономаревой.

Заполнение таблицы на столах. (Приложение №5)

№1

Учитель:К чему привело накопление в воде органических веществ?стр.122 учебника.

Учитель Подтверждение этому сделал американский биохимик С. Миллер он создал установку в которой все условия воспроизвел.

Подтверждение аппарат Миллера «Уроки биологии Кирилла и Мефодия» просмотр.

Учитель: так как же начала жизнь развиваться на нашей планете биогенезом или абиогенезом? (абиогенезом)

Учитель:То что мы с вами сейчас рассмотрели впервые предложил русский ученый Александр Иванович Опарин.

1 группа стр. 121 Пономаревой в каком году и какой труд опубликовал Опарин

2 группа сообщение Сообщение №2

Определенным этапом в развитии гипотез абиогенеза стала концепция Опарина, представляющая собой синтез дарвинизма с биохимией. Суть её в том, что появлению жизни на Земле обязательно должно было предшествовать абиогенное образование органических веществ. Высказанная в 1924 году эта гипотеза завоевала многочисленных сторонников. Основной вклад Опарина в проблему происхождения заключается в том, что он указал путь экспериментального решения этой проблемы. Сходная гипотеза была независимо высказана Холдейном в 1929 году, однако сам Холдейн подчеркивал приоритет Опарина в этом вопросе. Гипотезу Опарина развил в 1947 английский учёный Бернал.

3 группа стр. 121 Пономаревой в каком году и какой труд опубликовал Опарин

4 группа интернет кратко биография Опарина

Учитель:Мы остановились на том, что под действием газов, ультрафиолета, электрических разрядов образовалось какое-то вещество. Какое?

рассказ о коацерватах. от латинского «коацервус»- сгусток, куча. Молекулы белков, обладающие амфотерностью, при определенных условиях могут самопроизвольно концентрироваться и образовывать коллоидные комплексы, которые получили название коацерватов. Коацерватные капли образуются при смешивании двух разных белков. Раствор одного белка в воде прозрачен. При смешивании разных белков раствор мутнеет, под микроскопом в нем заметны плавающие в воде капли. Такие капли коацерватов могли возникнуть в водах первичного океана, где находились разнообразные белки.(рисунок коацерватов).

Учитель

Определение: коацерваты - это фазообособленные системы органических веществ.белковые комплексы (пробионты, праорганизмы). Коацерватные капли могут служить моделями первичных предбиологических систем – пробионтов.

Зачитать о них в трехтомнике стр258

В учебнике Пономаревой стр.123

Учитель

У вас на столах лежат листы образование коацерватных капель расставьте из по порядку.

простейшие соединения h, c, o, n

простые органические молекулы

БИОПОЛИМЕРЫ

коацерватные капли

Стр.201 со слов «Исследования Опарина показали….

По каким признакам коацерватов можно было отнести к примитивным живым организмам?

Соответствие процессов, протекающих в коацерватной капле и живой клетке

Учитель

Джон Холдейн также выдвинул гипотезу абиогенного происхождения жизни в 1929году, но он считал, что первичной была не коацерватная система, способная к обмену веществ с окружающей средой, запись в тетради «Этапы возникновения жизни».

1)Абиогенный синтез простейших органических соединений (мономеров) из неорганических

Абиогенный синтез полимеров (белков, жиров, углеводов, нуклеиновых кислот) из простых органических соединений

2) Образование коацерватов - высокомолекулярных веществ в виде высококонцентрированного раствора

3) Взаимодействие коацерватов с окружающей средой, сходство с живыми организмами.

Возникновение генетического кода, мембраны и начало биологической эволюции

а макромолекулярная система, способная к самовоспроизводству.

Учитель:Чем отличались взгляды Опарина и Холдейна? (стр. 123 учебника Пономаревой).

Закрепление.

Стр. 124 учебника Пономаревой вопрос №3 Вставьте пропущенные слова

Как вы думаете какая эволюция шла на Земле?

1 этап химическая

2 этап биологическая

Процессы которые привели к переходу живого от неживого Бернал назвал биопоэзом.

Биопоэз – переход от неживого к живому. (запись в тетради) Гипотеза Биопоэза сформулирована в 1947 году английским ученым Джоном Берналом.

Основные этапы биопоэза:

возникновение мембран у коацерватов,

возникновение способности к самовоспроизведению,

возникновение метаболизма,

возникновение фотосинтеза,

возникновение кислородного дыхания.

Учитель

А почему сейчас на нашей планете невозможно самозарождения жизни (выслушать версии учащихся). Далее зачитать слова Дарвина

В 1871 году Дарвин сказал: «Часто говорят, что все необходимые для создания живого организма условия, которые могли когда-то существовать, имеются и в настоящее время. Но если (ох, какое это большое «если») представить себе, что в каком-то небольшом теплом пруду, содержащем всевозможные аммонийные и фосфорные соли, при наличии света, тепла, электричества и т. п. образовался бы химическим путем белок, готовый претерпеть еще более сложные превращения, то в наши дни такой материал непрерывно пожирался бы или поглощался, чего не могло случиться до того, как появились живые существа»

Учитель

Ребята мы с вами краткоповторили гипотезу Опарина – Холдейна на ваш взгляд какие места у нее сильные, а какие слабые

Сильные: Миллер экспериментально подтвердил появление органических веществ

Слабые: дальнейшее развитие жизни никак не смогли дальше подтвердить экспериментами

Учитель

Самое трудное для гипотезы Опарина – Бернала объяснить появление способности живых систем к самовоспроизведению. Гипотезы по этому вопросу пока малоубедительны. Подробности перехода от сложных неживых веществ к простым организмам покрыты тайной.

Этот вопрос является «белым пятном» в биологической науке.

Учитель

Да, вы правы. Недавно астроном Фред Хойл высказал мнение, что мысль о возникновении живого в результате описанных случайных взаимодействий молекул «столь же нелепа и неправдоподобна, как утверждение ,что ураган, пронесшийся над мусорной свалкой, может привести к сборке «Боинга – 747».

И Аристотель и Опарин являлись сторонниками теории самозарождения, однако их взгляды на самозарождения сильно различались. Охарактеризуйте это различие.

Учитель: «Жизнь – это вечное познание. Бери свой посох и иди».

Как вы понимаете смысл этого выражения?

Ученик:Наверное, потому, что у каждого из нас своя дорога в жизни.

Учитель:Да. Конечно! У каждого из вас своя дорога в жизни. Все они будут разные. И может быть кто-то из вас станет ученым – биологом и разрешит проблему, которую мы старались решить на этом уроке. Хочется дать вам напутствие и выразиться словами матери Терезы. Мать Тереза (Агнесс Гонджа Бояджиу, родилась в г. Скопье, современная Югославия, годы жизни1910-1997 г.г.) – это женщина, которая неустанно занималась благотворительностью. Католическая монахиня, известная всему миру миссионерской деятельностью, в 1979 году была удостоена Нобелевской премией. Это имя уже стало именем нарицательным. Но мир помнит о ней.

«Жизнь – возможность, используйте ее,
Жизнь – красота, восхищайтесь ею,
Жизнь – мечта, осуществите ее,
Жизнь – игра, сыграйте ее».

Для закрепления тесты (см. приложение)

ИТОГ УРОКА. Оценки

Домашнее задание.

Метафизическое представление.

Сторонники креационизма убеждены в сотворении мироздания Богом из ничего. Жизнь также возникла по воле Бога. Причём Бог мог использовать и материю для создания живых существ. (Адам был создан из праха земного, Ева из ребра Адама).

 Бог ещё и дал дыхание жизни, и стала душа живая. Вода произвела рыб , земля – животных по повелению Бога . Таким образом, Бог в принципе мог управлять и изменять материю (управлять и производить эволюцию химических веществ, а затем и органических существ). Таким образом,  учение креационизма утверждает то, что возникновение жизни есть результат творческого акта духовного начала, за которым стоит Бог.
Гипотезы самопроизвольного зарождения жизни.

 Древние и средневековые представления о зарождении жизни. Многие считали, что жизнь постоянно самозарождается (Аристотель, Парацельс). Из ила появляются головастики, из гнили черви, из грязного белья с зерном – мыши, причём обоих полов и уже взрослые. Элементарные наблюдения и опыты показали, что все живые существа появлялись из живых икринок, яичек, семян и из живых организмов (Франческо Реди 1668 г). Из неорганических веществ даже на сей день человечество не синтезировано ни одной живой клетки. Научно не описано и не наблюдалось самозарождение жизни из неорганических веществ. Это и неудивительно, ведь для появления жизни нужен разум. В масштабах же не лаборатории, а Вселенной – нужен Бог.

В древнем мире была распространена идея самозарождения. Аристотель: черви появляются из гниющего мяса под влиянием «жизненной силы». Древнеримский философ Тит Лукреций Кар в I веке до нашей эры в произведении «О природе вещей» писал:

«Видеть бывает легко.
Как из кучи зловонной навоза,
Черви живые ползут, зарождаясь…». 

Например, средневековый алхимик Парацельс в 16 веке предложил рецепт создания маленького живого человека. Он рекомендовал выдержать разлагающуюся мочу определенное время в тыкве, а затем поместить ее в лошадиный желудок, где и будет развиваться гомункулюс. В поэтической форме эти идеи отражены в гениальном произведении И.В. Гете «Фауст». Такие представления сохранялись до 19 века. Но в 17-18 веках ученные пытались с помощью опытов доказать невозможность самозарождения жизни. В 17 веке Франческо Реди проделал опыты Сырое мясо в закрытом горшке.

Сырое мясо в четырех сосудах было открыто, в 4х-прикрыто кисеёй- это легкая полупрозрачная хлопчатобумажная ткань. Результат: в открытых сосудах завелись личинки мясной мухи, а в закрытых самозарождения не произошло.

Опыты Пастера. Французский учёный Луи Пастер (1822-95 гг.) опроверг теорию самозарождения микроорганизмов. Вывод: даже одноклеточные микробы не могут сами по себе появиться, или возникнуть. Жизнь не может самозародиться из неживого.
Луи Пастер обрабатывал питательную среду через нагревание, которую размещал в колбах имеющие различные, в том числе S-образные трубочки. После обработки в колбах бульон сохранялся неограниченно долго. Так как колбы имели длинные изогнутые трубки то пыль в трубках оседала, не достигая бульона в колбе. И в бульон не попадали гнилостные бактерии, находящиеся на пыли. Если же трубки убирались и пыль оседала на бульон (на пыли содержались и микробы), то бульон вскоре прокисал.
Длительное сохранение продуктов путём пастеризации, консервации названо в честь Луи Пастера. Стерилизация операционных от микробов основана на этом же открытии. Премия была учреждена за попытку осветить по-новому вопрос о зарождении жизни на Земле. Премию получил в 1862 году Луи Пастер. Л.Пастер доказал невозможность самопроизвольного зарождения жизни. (демонстрация рисунков на слайдах  «Опыты Пастера»)

Что такое пастеризация? Это способ уничтожения микробов в жидкостях и пищевых продуктах однократным нагреванием до температуры обычно 60-70 ° C с различной выдержкой от 15 до 30 минут. Такое название связано с именем учёного, сделавшего это открытие. Луи Пастер.

Гипотеза панспермии.

Была выдвинута немецким учёным Г. Рихтером в 1865 году и поддержанная Г. Гельмгольцем и С. Аррениусом. Шведский ученый Сванте Август Аррениус и Владимир Иванович Вернадский считали, что жизнь и ее зачатки занесены из космоса. Она называется теорией панспермии. Основатель немецкий химик Юстус Либих предполагал, что простейшие организмы или споры переносятся с планеты на планету метеоритами.Есть  учение о панспермии: жизнь, возникнув во вселенной, может начать распространяться вместе с метеоритами, кометами, космическими обломками и пылью, возможно, и направленно разумными существами. Там где условия подходящие, туда искусственно заносится жизнь.

Панспермия (греч.panspermía — смесь всяких семян, от παν (pan) — весь, всякий и σπερμα (sperma) — семя) — гипотеза о появлении жизни на Земле в результате переноса с других планет каких-либо «зародышей жизни».

Согласно панспермии, рассеянные в мировом пространстве зародыши жизни (например, споры микроорганизмов) переносятся с одного небесного тела на другое с метеоритами или под действием давления света. С помощью панспермии объясняли и появление жизни на Земле. После открытия космических лучей и выяснения действия радиации на биологические объекты позиция гипотезы весьма ослабла.

Доказательства:  Однако после того, как миссией Аполлон-12 были найдены живые земные микроорганизмы на прилунившемся зонде Сервейер-3, о ней стали говорить чаще. В последнее время особенно часто идеи панспермии упоминаются в контексте обмена веществом между Землёй и Марсом, когда на его поверхности ещё было много воды. Полученные в 2006 году результаты миссии Deep Impact по исследованию кометного вещества неопровержимо доказывают наличие в кометном веществе воды и простейших органических соединений. Это указывает на кометы как на один из возможных переносчиков жизни во Вселенной.

Теория панспермиии рассматривает вопрос о происхождении жизни именно на Земле  не абстрактно, а конкретно применительно к Земле,  как вообще возникла жизнь вопрос остаётся за скобками. Различают направленную (искусственную) и ненаправленную панспермии Насчёт первой нет никаких конкретных фактов, которые служили бы доводами в её пользу, а вторая исключительно маловероятна по современному уровню знания.

Гипотеза биохимической эволюции.

Теория А.И.Опарина- Дж. Бернала.

В соответствии с концепцией О.Ю. Шмидта более 5 млрд. лет назад в результате Большого взрыва из газово-пылевого облака образовалось Солнце. Из оставшейся части облака, вращающегося вокруг Солнца, формировались планеты Солнечной системы, в том числе и Земля.

Первоначально Земля была холодной, но благодаря распаду радиоактивных элементов она разогрелась, температура в ее недрах достигла выше 1000° C. В результате твердые породы начали плавиться и распределяться определенным образом: в центре – самые тяжелые. А на поверхности - самые легкие. Под влиянием высокой температуры вещества вступали в химические реакции.

Атмосфера Земли в то время была бескислородной. В ее состав входили азот, водяной пар, углекислый газ, сероводород, аммиак, метан и др. Свободный кислород, который выделялся из мантии, быстро расходовался на процессы окисления.

Затем наступил период охлаждения планеты. Температура на поверхности Земли снизилась до 100° C. Началась конденсация водяного пара в атмосфере, пошли проливные дожди, продолжавшиеся тысячелетия. Горячая вода заполняла впадины земной поверхности. Эту концепцию развили или углубили в своих работах в 1924 году А.И. Опарин, в 1929 году английский биолог Дж. Холдейн и в 1947 году английский физик Джон Бернал.Процесс формирования первых органических соединений на Земле называют химической эволюцией.

Небиологический, или абиогенный (от греческого «а» - отрицательная частица, «БИОС»- жизнь, «генезис»- происхождение). На этом этапе в атмосфере Земли и в водах первичного океана, насыщенных разнообразными неорганическими веществами, в условиях интенсивного солнечного излучения происходили химические реакции. В ходе этих реакций из неорганических веществ могли сформироваться простые органические вещества- аминокислоты, простые углеводы, спирты, жирные кислоты, азотистые основания.

Возможность синтеза органических веществ из неорганических в водах первичного океана подтвердилась в опытах американского ученого С.Миллера и отечественных ученых А.Г. Пасынского и Т.Е.Павловской.

Миллер сконструировал установку, в которую помещалась смесь газов: метана, аммиака, водорода, паров воды. Эти газы могли входить в состав первичной атмосферы. В другой части аппарата находилась вода, которая доводилась до кипения. Газы и водяной пар, циркулировавшие в аппарате под высоким давлением, в течение недели подвергались воздействию электрических разрядов. В результате в смеси образовалось около 150 аминокислот, часть из которых входит в состав белков.

1-й этап – абиогенный синтез низкомолекулярных органических веществ (биомономеров) из неорганических веществ.

2-й этап – образование биополимеров) – полинуклеотидов, белково-липидных систем и др.

3-й этап- появление коацерватов (пробионтов).

( коацерват.от латинского «коацервус»- сгусток, куча). Молекулы белков, обладающие амфотерностью, при определенных условиях могут самопроизвольно концентрироваться и образовывать коллоидные комплексы, которые получили название коацерватов. Коацерватные капли образуются при смешивании двух разных белков. Раствор одного белка в воде прозрачен. При смешивании разных белков раствор мутнеет, под микроскопом в нем заметны плавающие в воде капли. Такие капли коацерватов могли возникнуть в водах первичного океана, где находились разнообразные белки.

Определение: коацерваты - это фазообособленные системы органических веществ. (пробионты, праорганизмы) Коацерватные капли могут служить моделями первичных предбиологических систем – пробионтов.

Гипотеза геологической вечности жизни

В соответствии с которой синтез органических веществ осуществляется не на Земле, а на ранних стадиях развития Солнечной системы, то есть за пределами Земли. Эта гипотеза основана на следующих положениях:

Темпы эволюции довольно медленны, о чем свидетельствуют палеонтологические находки. Например, для эволюции позвоночных потребовалось около 0,5 млрд лет. Поэтому отрезок времени в 3,5-4 млрд лет (с момента появления первых живых организмов) слишком мал для зарождения жизни и возникновения всего многообразия органического мира.

Образование всех горных пород на Земле шло с участием живых организмов. Более 50 лет назад В.И.Вернадский писал: «…нигде не нашли мы в биосфере горных пород, которые указывали бы на их образование в течение геологического времени в отсутствии живого вещества. Даже массивные породы, как вулканические, так и плутонические, носят в себе следы существования живого вещества в условиях их образования».

Земля принадлежит к внутренним планетам Солнечной системы, поэтому в ее первичной атмосфере присутствовали в основном водяной пар, углекислый газ, сернистый газ, сероводород, азот, а не метан и другие углеводороды, как считалось раньше. В основном атмосфера содержала углекислый газ, не способный самопроизвольно превращаться в органические соединения.
Углекислый газ относится к устойчивым термодинамическим соединениям, поэтому он не способен самопроизвольно превращаться в углеродсодержащие органические соединения. Это подтверждает возможность переноса органических вещeств с одних космических тел на другие с помощью метеоритов.

Сложные органические соединения присутствуют в различных телах Солнечной системы. Так, в составе метеоритов обнаружены углеводороды, спирты, карбоновые кислоты, аминокислоты.

1 группа: сторонники абиогенеза.

Креационизм.

Согласно этой теории жизнь возникла в результате какого-то сверхъестественного события в прошлом. Ее придерживаются последователи почти всех наиболее распространенных религиозных учений.

Традиционное иудейско-христианекое представление о сотворении мира, изложенное в Книге Бытия, вызывало и продолжает вызывать споры. Согласно креационизму возникновение жизни относится к определённому событию в прошлом, которое можно вычислить. В 1650 г. архиепископ Ашер из Ирландии вычислил что Бог сотворил мир в октябре 4004 г. до н.э., а в 9 часов утра 23 октября и человека. Это число он получил из анализа возрастов и родственных связей всех упоминаемых в Библии лиц.

Некоторые считают, что мир и все населяющие его организмы были созданы за 6 дней по 24 часа. Другие христиане не относятся к Библии как к научной книге и считают, что в Книге Бытия изложено в понятной для людей форме теологическое откровение о сотворении всех живых существ всемогущим Творцом.

Теория стационарного состояния

Согласно этой теории, Земля никогда не возникала, а существовала вечно; она всегда способна поддерживать жизнь, а если и изменялась, то очень мало; виды тоже существовали всегда.

Современные методы датирования дают все более высокие оценки возраста Земли, что позволяет сторонникам теории стационарного состояния полагать, что Земля и виды существовали всегда. У каждого вида сеть две возможности - либо изменение численности, либо вымирание.

Сторонники этой теории не признают, что наличие или отсутствие определенных ископаемых остатков может указывать на время появления или вымирания того или иного вида, и приводят в качестве примера представителя кистеперых рыб — латимерию. Сторонники теории стационарного состояния утверждают, что, только изучая ныне живущие виды сравнивая их с ископаемыми остатками, можно делать вывод о вымирании, да и то он может оказаться неверным.

Теория спонтанного (самопроизвольного) зарождения.

Идею абиогенеза (зарождения организмов из неживой природы) активно развивали философы Древней Греции: Эмпедокл, Демокрит и особенно — Аристотель.

Эмпедокл утверждал, что первые живые существа возникли из четырех элементов материи: огня, воздуха, воды и земли.

Демокрит полагал, что из ила и воды при участии огня могут самопроизвольно зарождаться живые существа, например рыбы. Саму жизнь он рассматривал как следствие механических сил природы: из соединения многих атомов образуются тела, а распад атомов ведет к их гибели.

Аристотель также считал, что некоторые растения и животные могут самозарождаться из неживой материи. Это происходит в тех случаях, когда в неживом материале имеется некое «активное начало». Именно оно, подобно энергии, способно в благоприятных условиях привести к появлению живого из неживого вещества. Например, из куска гниющего мяса под влиянием этого «активного начала» могут зародиться черви, а из червей — мухи. Идеи Аристотеля о самозарождении жизни сохраняли власть над умами многих видных ученых очень долго, вплоть до XIX в. Например, в XVI в. известный врач Парацельс пытался опытным путем доказать самозарождение лягушек, мышей, черепах, угрей из воды, воздуха, соломы, гниющего дерева и других неживых предметов. Например, ван Гельмонт (1577 – 1644), весьма знаменитый и удачливый ученый, описал эксперимент, в котором он за три недели якобы создал мышей. Для этого были нужны грязная рубашка, темный шкаф и горсть пшеницы. Активным началом в процессе зарождения мыши ван Гельмонт считал человеческий пот.

2группа: Сторонники биогенеза.

Теория панспермии.

Теория панспермии (гипотеза о возможности переноса Жизни во Вселенной с одного космического тела на другие) не предлагает никакого механизма для объяснения первичного возникновения жизни и переносит проблему в другое место Вселенной. Либих считал, что «атмосферы небесных тел, а также вращающихся космических туманностей можно считать как вековечные хранилища оживлённой формы, как вечные плантации органических зародышей», откуда жизнь рассеивается в виде этих зародышей во

Вселенной. В начале нашего века с идеей радиопанспермии выступил Аррениус. Он описывал, как с населённых другими существами планет уходят в мировое пространство частички вещества, пылинки и живые споры микроорганизмов. Они сохраняют свою жизнеспособность, летая в пространстве Вселенной за счёт светового давления. Попадая на планету с подходящими условиями для жизни, они начинают новую жизнь на этой планете.

Для обоснования панспермии обычно используют наскальные рисунки с изображением предметов, похожих на ракеты или космонавтов, или появления НЛО. При изучении вещества метеоритов и комет были обнаружены многие «предшественники живого» – органические соединения, синильная кислота, вода, формальдегит, цианогены. Предшественники аминокислот найдены в лунном грунте и метеоритах.

Борьба сторонников биогенеза и абиогенеза

Итальянский биолог и врач Франческо Реди в середине XVII в. сделал открытие, которое положило начало исследованиям биогенеза. Реди высказал предположение и подтвердил его серией опытов, что живое не возникает самопроизвольно, а появляется из живых организмов.

Ф. Реди проводил такие эксперименты. В сосуды помещал куски мяса различных животных. Одни сосуды плотно закупоривал, чтобы воздух не имел доступа к кускам мяса. Другие сосуды оставлял открытыми. Спустя некоторое время в открытых банках появлялись «черви» (личинки мух), а в закупоренных их не было. В своей работе «Эксперименты над зарождением насекомых» в 1668 г. он, обобщая свои наблюдения, высказал предположение, что «черви» появились в результате полового размножения мух на гниющем мясе. Однако одной или двух серий экспериментов оказалось недостаточно для опровержения идей о самозарождении живого, ибо слишком много было в природе явлений, которые ученые того времени не могли объяснить. Изобретенный в XVII веке микроскоп открыл микромир. Это позволило обнаружить бактерии в плотно закрытой колбе с мясным бульоном.

Итальянский аббат Ладзаро Спалланцани (1729—1799) выступил против самозарождения бактерий. В 1765 г. Спалланцани провел следующий опыт: прокипятив мясной бульон в течение часа, он запаял вытянутое горлышко колбы. В запаянной колбе микроорганизмы не возникали. Из этого Спалланцани сделал вывод, что высокая температура уничтожила все формы живых существ, и что без них ничто живое уже не могло возникнуть.

Французская Академия наук назначила в 1859 г. специальную премию за попытку ответить на вопрос о самопроизвольном зарождении. Эту премию спустя три года, в 1862 г., получил французский ученый Луи Пастер (1822—1895). Л. Пастер провел эксперимент, по простоте соперничавший со знаменитым опытом Реди. Он кипятил в колбе различные питательные среды, в которых могли развиваться микроорганизмы. При длительном кипячении в колбе погибли не только микроорганизмы, но и их споры.

Помня о возражении виталистов против опытов Спалланцани, что «жизненная сила не может проникнуть в запаянную колбу», Пастер соединил колбу с наружным воздухом длинной S-образной трубкой. Споры микроорганизмов оседали на внутренней поверхности тонкой изогнутой трубки и не могли проникнуть в питательную среду. Самозарождения не наблюдалось. С тех пор в науке стал господствовать афоризм «Все живое из живого!»

Но данная теория во многом полагается на Библию, опирающуюся на представления о сотворении мира из древневавилонских и древнеегипетских мифов, продукта фантастики и мистицизма. Эти представления основаны на слепой вере в “промысел Божий” и предопределенность существования всего живого.

Доводы в пользу гипотезы:

радиус нашей Галактики составляет около 105 световых лет, так что космический корабль, движущийся со скоростью 0,001 скорости света, мог занести жизнь на все планеты нашей Галактики;

универсальный характер генетического кода;

присутствие крайне редких элементов в земных организмах означает, что они имеют внеземное происхождение.

Теорию космического происхождения жизни разделяет и астроном Ф.Хойле, который считает, что простейшие микроорганизмы были занесены на нашу планету астероидами, отколовшимися от планет, на которых существовала жизнь. В пользу этой гипотезы говорят обнаруженные в составе двух метеоритов (Мори, 1950 год, шт. Кентукки, США и Мерчисон, 1969 год, Австралия) органические вещества: отдельные аминокислоты (7 видов) и некоторые жирные кислоты (17 видов).

Но до сих пор нет ни одного убедительного научного доказательства встречи с инопланетными существами и существования жизни на других планетах (включая современные исследования Марса

Тест №1

Выберите правильный ответ.

Теория абиогенеза объясняет возникновение жизни на Земле путём:

А) занесения из космоса Б) происхождения её от живого В) сверхъестественное творение

Г) самопроизвольное зарождение из неживого.

Окончательно в XIX в. Доказал невозможность самопроизвольного зарождения жизни в питательных средах, помещенных в колбу, с S – образным горлом:

А) Ф. Реди Б) Л. Пастер В) А. Левенгук Г) А. Опарин

Согласно взглядам Опарина основными источниками энергии для абиогенного синтеза органических веществ из неорганических на древней Земле были:

А) электрические разряды Б) ультрафиолетовое излучение В) энергия химических связей

Г) тепловое излучение от извержений вулканов.

В 1924 году коацерватную гипотезу происхождения жизни на Земле сформулировал:

А) Л. Пастер Б) С. Миллер В) Дж. Бернал Г) А. Опарин

Согласно теории А. Опарина , коацерваты обладали свойствами живого потому, что:

А) состояли из молекул белка Б) распадались на более мелкие капли В) воспроизводили новые коацерватные капли Г) осуществляли обмен веществ с окружающей средой.

6.Опыты Л. Пастера доказали возможность:

А) самозарождения жизни Б) появлению живого только из живого В) занесение «семян жизни» из космоса.

7.В соответствии с гипотезой А. Опарина :

А) жизнь переносится с планеты на планету Б) жизнь появилась одновременно с появлением Земли В) жизнь зародилась на Земле в водах первичного океана

Согласно представлениям о возникновении живого из неживого в первичной атмосфере не было:

А) водорода Б) кислорода В) метана Г) воды.

В соответствии с гипотезой Рихтера:

А) жизнь переносится с планеты на планету Б) жизнь появилась одновременно с появлением Земли В) Жизнь на Земле существует вечно

Согласно представлениям о возникновении живого из неживого первые живые организмы появились:

А) 6 млрд лет назад Б) 4,6 млрд лет назад В) 3,5 млрд лет назад Г) 2,6 млрд лет назад

Опыты Ф. Реди доказали возможность:

А) самозарождения жизни Б) появлению живого только из живого В) биохимической эволюции

В соответствии с гипотезой Прейера:

А) жизнь переносится с планеты на планету Б) жизнь появилась одновременно с появлением Земли В) жизнь зародилась на Земле в водах первичного океана Г) Жизнь на Земле существует вечно

ФИ ученика___________________________

Тестовое задание.

1. Согласно теории креационизма, жизнь:

А) существовала всегда

Б) возникла неоднократно из неживого вещества

В) была создана сверхъестественным существом в определенное время

Г) возникла в результате процессов, подчиняющихся физическим и химическим законам

2. Согласно теории стационарного существования, жизнь:

А) существовала всегда

Б) возникла неоднократно из неживого вещества

В) была создана сверхъестественным существом в определенное время

Г) возникла в результате процессов, подчиняющихся физическим и химическим законам

3. Согласно теории самопроизвольного зарождения, жизнь:

А) возникла неоднократно из неживого вещества

Б) занесена на нашу планету извне

В) была создана сверхъестественным существом в определенное время

Г) возникла в результате процессов, подчиняющихся физическим и химическим законам

4. Согласно теории панспермии, жизнь:

А) возникла неоднократно из неживого вещества

Б) занесена на нашу планету извне

В) была создана сверхъестественным существом в определенное время

Г) возникла в результате процессов, подчиняющихся физическим и химическим законам

5. Впервые в 1668 г. доказал невозможность самопроизвольного зарождения жизни:

А) Ф.Реди

Б) Л.Пастер

В) А.Левенгук

Г) Л.Спалланцани

6. Абиогенез – это

А) Живое возникает из неживой природы.

Б) Жизнь на Земле занесена с других планет посредством микроорганизмов и спор.

В) Живое не может возникнуть самопроизвольно, оно происходит от живого.

Г) Живое возникает из неживого под действием сверхъестественных «жизненных сил».

7. Биогенез – это

А) Живое возникает из неживой природы.

Б) Жизнь на Земле занесена с других планет посредством микроорганизмов и спор.

В) Живое не может возникнуть самопроизвольно, оно происходит от живого.

Г) Живое возникает из неживого под действием сверхъестественных «жизненных сил».

Лист ответов

Критерии оценки: Кол – во баллов:_________

7 баллов – «5»

5 – 6 баллов – «4» Оценка:_______

3 – 4 балла – «3»

Меньше 3 баллов – «2»

Адрес публикации: https://www.prodlenka.org/metodicheskie-razrabotki/119116-urok-v-9-klasse-sovremennaja-teorija-voznikno