Технологическая карта "Гипотезы возникновения жизни на Земле"

Пусть лучше мой разум будет открыт сомнению,

 чем ограничен убежденностью.

Д. Спенс

Тема урока:______________________________________________________________

1.     Задание: Что же такое жизнь? Что ассоциируется у вас с этим понятием?

___________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

2. Задание: Сформулируйте  понятие “жизнь” с точки зрения биологии.  ________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

3.  Задание: На основе анализа текста раскрыть различия в подходах с религиозных и научных позиций.

Заполнение таблицы

«Сравнительная характеристика

основных гипотез происхождения жизни на Земле».

Гипотеза	Автор	Основные положения	Подтверждена экспериментально или опровергнута? Кем и когда?

4. Задание: Назовите основные идеи, объясняющие происхождение жизни на Земле?

Гипотеза	Основные  идеи, объясняющие происхождение жизни на Земле

К какой гипотезе возникновения жизни вы склоняетесь? Почему?  _______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

Рефлексия: Обратите внимание на слова, которые написаны на доске?

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

Как вы понимаете смысл этого выражения?

___________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

                                 Оценка за урок:_______________

Домашнее задание: разработать и представить схему преобразований на планете при  абиогенном  происхождении жизни.

     Жизнь – это

Ø “питание, рост и одряхление” (Аристотель)

Ø “стойкое единообразие процессов при различии внешних влияний” (Г. Тревиранус)

Ø “совокупность функций, сопротивляющихся смерти” (М. Биша)

Ø “химическая функция” (А. Лавуазье)

Ø “сложный химический процесс” (И.П. Павлов)

Ø “особая, очень сложная форма движения материи” (А.И. Опарин)

Ø “способ существования белковых тел, основным атрибутом которого является обмен веществ” (Ф. Энгельс)

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.

(демонстрация рисунков на слайдах  «Опыты Реди»)

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»)

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.

4-й этап – возникновение молекул нуклеиновых кислот, способных к самовоспроизведению.

5-й этап. Поэтапное повторение – закрепление.

Гипотеза биохимической эволюции.

В20-е годы XXв. Русский учёный А.И.Опарин и англичанин Дж.Холдейн высказали гипотезу о возникновении жизни в процессе биохимической эволюции углеродных соединений, которая и легла в основу современных представлений. Эта гипотеза завоевала много сторонников, т.к. получила экспериментальное подтверждение. Стенли Миллер смоделировал условия, предположительно существовавшие в первичной атмосфере Земли и в созданной им установке получил аминокислоты и т.д.

Установка С.Миллера

 Земля в момент зарождения жизни.

Реакция Миллера указывает лишь на возможный принцип организации живого из неживого. «Химия жизни» только на первый взгляд однообразна.

Краткое описание документа:

Пусть лучше мой разум будет открыт сомнению,

 чем ограничен убежденностью.

Д. Спенс

1. Учащиеся,  работая с картой урока  выполняют разные задания:

  Что же такое жизнь? Что ассоциируется у вас с этим понятием?

_ Сформулируйте  понятие “жизнь” с точки зрения биологии.  

3.  Задание: На основе анализа текста раскрыть различия в подходах с религиозных и научных позиций.

Заполнение таблицы: «Сравнительная характеристика

основных гипотез происхождения жизни на Земле».

Задание: Назовите основные идеи, объясняющие происхождение жизни на Земле?

К какой гипотезе возникновения жизни вы склоняетесь? Почему?  

Делают выводы.