В соответствии с гипотезой а опарина: №1. Возникновение жизни — Документ

№1. Возникновение жизни — Документ

Тема №1. Возникновение жизни.

Вариант 1

I. Выбрать правильный ответ.

1. Первыми живыми организмами на Земле были:

А) анаэробные гетеротрофы

Б) анаэробные автотрофы

В) аэробные гетеротрофы

Г) аэробные автотрофы

2. Опыты Л. Пастера доказали возможность:

А) самозарождения жизни

Б) появления живого только из живого

В) занесения «семян жизни» из космоса

Г) биохимической эволюции

3. Появление фотосинтеза привело:

А) к возникновению многоклеточности

Б) к возникновению бактерий

В) к накоплению кислорода в атмосфере

Г) к возникновению полового процесса

4. 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

Г) жизнь на земле существует вечно

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

А) водорода В) метана

Б) кислорода Г) воды

II. Расположите события в порядке их возникновения.

А) появление многоклеточности

Б) появление клеточной мембраны

В) появление ядра

Г) появление полового процесса

Д) появление аэробного дыхания

III. Выделяют три этапа возникновения жизни на Земле:

1. Возникновение простых органических веществ (мономеров) из неорганических

2. Образование сложных органических веществ (полимеров)

3. Образование первичных живых организмов (протобионтов)

Дайте характеристику первого этапа. Опишите условия, в которых он протекал.

Тема №1. Возникновение жизни.

Вариант 2

I. Выбрать правильный ответ.

1. Первыми автотрофными организмами на Земле были:

А) анаэробные эукариоты

Б) аэробные прокариоты

В) анаэробные прокариоты

Г) аэробные прокариоты

2. Опыты Л.Пастера опровергли теорию:

А) появление живого из неживого

Б) появление живого только из живого

В) занесения «семян жизни» из космоса

Г) божественного творения

3.Опыты Опарина доказали возможность:

А) самозарождения жизни

Б) появления живого только из живого

В) занесения «семян жизни» из космоса

Г) биохимической эволюции

4. В соответствии с гипотезой Рихтера:

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

5. Согласно представлениям о возникновении живого из неживого первые живые организмы появились

А) 6 млрд. лет назад В) 3,5 млрд. лет назад

Б) 4,6 млрд. лет назад Г) 2,6 млрд. лет назад

II. Расположите события в порядке их возникновения.

А) появление аэробного дыхания

Б) появление клеточной мембраны

В) появление метаболизма

Г) появление многоклеточности

Д) появление полового процесса

III. Выделяют три этапа возникновения жизни на Земле:

1. Возникновение простых органических веществ (мономеров) из

неорганических

2. Образование сложных органических веществ (полимеров)

3. Образование первичных живых организмов (протобионтов)

Дайте характеристику второго этапа. Опишите теории происхождения протобиополимеров.

Тема №1. Возникновение жизни.

Вариант 3

I. Выбрать правильный ответ.

1. Согласно теории симбиотического происхождения первыми эукариотами были:

А) анаэробные фототрофы В) аэробные гетеротрофы

Б) анаэробные гетеротрофы Г) анаэробные хемотрофы

2. Опыты Ф.Реди доказали возможность:

А) самозарождения жизни

Б) появления живого только из живого

В) занесения «семян жизни» из космоса

Г) биохимической эволюции

3. Накопление кислорода в атмосфере вследствие фотосинтеза привело:

А) к возникновению многоклеточности

Б) к возникновению бактерий

В) к возникновению аэробных организмов

Г) к возникновению полового процесса

4. 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

5. В соответствии с гипотезой панспермии:

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

II. Расположите события в порядке их возникновения.

А) появление ядра

Б) появление автотрофного питания (фотосинтеза)

В) появление многоклеточности

Г) появление полового процесса

Д) появление генетического кода

III. Выделяют три этапа возникновения жизни на Земле:

1. Возникновение простых органических веществ (мономеров) из

неорганических

2. Образование сложных органических веществ (полимеров)

3. Образование первичных живых организмов (протобионтов)

Дайте характеристику третьего этапа.

Тема №1. Возникновение жизни (ответы).

Вариант 1

I. 1а, 2б, 3в, 4в, 5б. II. Б – Г – Д – В – А

Вариант 2

I. 1в, 2а, 3г, 4а, 5в II. Б –В – Д – А – Г

Вариант 3

I. 1в, 2б, 3в, 4г, 5а II. Д – Г – Б – А – В

итоговое занятие «Возникновение жизни на Земле» | Тест по биологии (11 класс) на тему:

Тема № 1. ВОЗНИКНОВЕНИЕ ЖИЗНИ

Вариант 1

Максимальное количество баллов — 30

I.        Выбрать правильный ответ. (5 баллов)

1.        Первыми живыми организмами на Земле были:

А) анаэробные гетеротрофы

Б) анаэробные автотрофы    

В) аэробные гетеротрофы

 Г) аэробные автотрофы

2.        Опыты Л. Пастера доказали возможность:

A) самозарождения жизни  

 Б) появления живого только из живого  

 B) занесения «семян жизни» из космоса

 Г) биохимической эволюции

3.         Появление фотосинтеза привело:

1. к возникновению многоклеточности

Б) к возникновению бактерий

В) к накоплению кислорода в атмосфере
Г) к возникновению полового процесса

4.        В соответствии с гипотезой А. Опарина:

A) жизнь переносится с планеты на планету

Б) жизнь появилась одновременно с появлением Земли

B) жизнь зародилась на Земле в водах первичного океана
Г) жизнь на Земле существует вечно

5. Согласно представлениям о возникновении живого из неживого в первичной атмосфере не было:
А) водорода Б) кислорода В) метана  Г)воды

II.        Расположите события в порядке их возникновения. (5 баллов)

1. появление многоклеточности
   Б) появление клеточной мембраны
2. появление ядра

Г) появление полового процесса

Д) появление аэробного дыхания

III.        Выделяют три этапа возникновения жизни на Земле:

1.        Возникновение простых органических веществ (мономеров) из неорганических

2.        Образование сложных органических веществ (полимеров)

3.        Образование первичных живых организмов (протобионтов)
Дайте характеристику первого этапа. Опишите условия, в которых он протекал. (10 баллов)

IV. И Аристотель, и Опарин являлись сторонниками теории самозарождения, однако их взгляды на самозарождение сильно различались. Охарактеризуйте это различие. (10 баллов)

Вариант 2

Максимальное количество баллов — 30

I.        Выбрать правильный ответ. (5 баллов)

1. Первыми автотрофными организмами на Земле были:
   А) анаэробные эукариоты         В) анаэробные прокариоты
   Б) аэробные прокариоты        Г) аэробные прокариоты
2. Опыты Л. Пастера опровергли теорию:

A) появления живого из неживого

Б) появления живого только из живого

B) занесения «семян жизни» из космоса
Г) божественного творения

3.        Появление фотосинтеза привело:

1. к возникновению многоклеточности
   Б) к возникновению бактерий
2. к возникновению полового процесса

Г) к возникновению аэробного дыхания

4.         В соответствии с гипотезой Рихтера:

A) жизнь переносится с планеты на планету

Б) жизнь появилась одновременно с появлением Земли

B) жизнь зародилась на Земле в водах первичного океана
Г) жизнь на Земле существует вечно

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

А) 6 млрд лет назад        В) 3,5 млрд лет назад

Б) 4,6 млрд лет назад        Г) 2,6 млрд лет назад

II.        Расположите события в порядке их возникновения (5 баллов)

1. появление аэробного дыхания
   Б) появление клеточной мембраны
2. появление метаболизма

Г) появление многоклеточности Д) появление полового процесса

III.        Выделяют три этапа возникновения жизни на Земле:

1. Возникновение простых органических веществ (мономеров) из неорганических
2. Образование сложных органических веществ (полимеров)

3. Образование первичных живых организмов (протобионтов)
Дайте характеристику второго этапа. Опишите теории происхождения протобиополимеров. (10 баллов)

IV.        Сравните теории биохимической эволюции и панспермии. Приведите аргументы, подтверждающие и опровергающие каждую теорию. (10 баллов)

Вариант 3

Максимальное количество баллов — 30

I. Выбрать правильный ответ. (5 баллов)

1.        Согласно теории симбиотического происхождения первыми эукариотами были:

А) анаэробные фототрофы      В) аэробные гетеротрофы Б) анаэробные гетеротрофы    Г) анаэробные хемотрофы

2.        Опыты Ф. Реди доказали возможность:

A) самозарождения жизни

Б) появления живого только из живого

B) занесения «семян жизни» из космоса
Г) биохимической эволюции

3.        Накопление кислорода в атмосфере вследствие фотосинтеза привело:

1. к возникновению многоклеточности
   Б) к возникновению бактерий
2. к возникновению аэробных организмов
   Г) к возникновению полового процесса

4.         В соответствии с гипотезой Прейера:

A) жизнь переносится с планеты на планету

Б) жизнь появилась одновременно с появлением Земли

B) жизнь зародилась на Земле в водах первичного океана
Г) жизнь на Земле существует вечно

5.        Согласно представлениям о возникновении живого из неживого первые многоклеточные организмы появились:
А) 6 млрд лет назад                       В) 3,5 млрд лет назад

Б) 4,6 млрд лет назад        Г) 2,6 млрд лет назад

II.        Расположите события в порядке их возникновения. (5 баллов)

A) появление ядра

Б) появление автотрофного питания (фотосинтеза)

B) появление многоклеточности
Г) появление полового процесса
Д) появление генетического кода

III.        Выделяют три этапа возникновения жизни на Земле:

1. Возникновение простых органических веществ (мономе
   ров) из неорганических
2. Образование сложных органических веществ (полимеров)

3.        Образование первичных живых организмов (протобионтов)
Дайте характеристику третьего этапа. (10 баллов)

IV. Сравните теории происхождения многоклеточности (теории гастреи и фагоцителлы). Приведите аргументы «за» и «против» каждой гипотезы. (10 баллов)

Вариант 4

Максимальное количество баллов — 30

I.        Выбрать правильный ответ. (5 баллов)

1.        Первыми живыми организмами на Земле были:

1. анаэробные гетеротрофы
   Б) анаэробные автотрофы
2. аэробные гетеротрофы
   Г) аэробные автотрофы

2.        Опыты Опарина доказали возможность:

A) самозарождения жизни

Б) появления живого только из живого

B) занесения «семян жизни» из космоса
Г) биохимической эволюции

3.        Появление фотосинтеза привело:

1. к возникновению многоклеточности
   Б) к возникновению бактерий
2. к накоплению кислорода в атмосфере
   Г) к возникновению полового процесса

4.        В соответствии с гипотезой панспермии:

A) жизнь переносится с планеты на планету

Б) жизнь появилась одновременно с появлением Земли

B) жизнь зародилась на Земле в водах первичного океана
Г) жизнь на Земле существует вечно

5.         Согласно современным представлениям возраст Земли  около:

А) 6 млрд лет        В) 3,5 млрд лет

Б) 4,6 млрд лет        Г) 2,6 млрд лет

II.        Расположите события в порядке их возникновения. (5 баллов)

1. появление многоклеточности
   Б) появление клеточной мембраны
2. появление ядра

Г) появление полового процесса Д) появление аэробного дыхания

3. Охарактеризуйте этапы формирования Солнечной системы и Земли. Какой была по составу первичная атмосфера Земли?
   (10 баллов)

Дайте характеристику теории биохимической эволюции. Напишите этапы происхождения живых организмов. Что происходило на каждом этапе? Опишите кратко основные процессы. (10 баллов)

Вариант 5

ТВОРЧЕСКИЙ УРОВЕНЬ

Максимальное количество баллов — 60

I. Проведите сравнительный анализ основных гипотез возикновения жизни на Земле. Результаты анализа оформите в вн таблицы. (20 баллов)

	Гипотезы возникновения жизни на Земле
	Креационизм	Панспермия	Теория вечности жизни	Абиогенез	Биогенез
Авторы
Основная идея
Теоретические и практические доказательства
Слабые места гипотезы
Ваши собственные комментарии

II. Существуют два основных подхода к происхождению эукариотов от прокариотов. По одному из них, двухмембранные органоиды образовались путем впячивания мембраны клетки; по второму — двухмембранные органоиды образовались путем симбиоза. Охарактеризуйте обе гипотезы, предложите не менее двух аргументов «за» и «против» по каждой гипотезе. (10 баллов)

III.        Расположите события в порядке их возникновения в виде схемы. Дайте краткое описание каждого события. (20 баллов)

1. появление многоклеточности
   Б) появление клеточной мембраны
2. появление ядра

Г) появление полового процесса

Д) появление аэробного дыхания

Е) появление автотрофного питания (фотосинтеза)

Ж) появление генетического кода

3) появление метаболизма

IV.        Нарисуйте серию рисунков с пояснениями (комикс) «Возникно-

вение жизни на Земле». (10 баллов)

Вопросы для блицопроса по теме

1. Приблизительный возраст Земли.
2. Название теории происхождения живого из неживого.
3. Название теории происхождения живого из живого.
4. Итальянский ученый, с помощью опыта доказавший, что личинки мух появляются только из яиц мух.
5. Ирландский священник, с помощью опыта доказавший, что живое зарождается из неживого.
6. Французский ученый, с помощью опыта опровергнувший теорию абиогенеза.
7. Автор теории панспермии.
8. Автор теории вечности жизни.
9. Назовите состав первичной атмосферы Земли.
10. Какого вещества из тех, что есть в атмосфере сейчас, не было в первичной атмосфере?

10. Почему невозможно самозарождение жизни в современных условиях?
11. Какие условия нужны для самозарождения жизни?
12. Перечислите этапы биохимической эволюции.
13. Когда возникли первые живые организмы?
14. Как были устроены первые живые клетки?
15. Как питался первый живой организм?
16. Как дышал первый живой организм?
17. Название теории происхождения первых полимеров под действием температуры в +180°. ..+200°С.
18. Название теории происхождения первых полимеров путем адсорбции на глине.

20. Название теории происхождения первых полимеров под действием холодной плазмы.
21. Автор коацерватной теории происхождения протобиополимеров.
22. Называние гипотезы происхождения эукариот путем взаимополезного сожительства разных прокариотических клеток.
23. Как согласно теории симбиоза возникли одноклеточные животные?
24. Как согласно теории симбиоза возникли одноклеточные растения?
25. Какие теории происхождения многоклеточности вы знаете?
26. Автор теории гастреи.

27. Суть теории гастреи.
28. Автор теории фагоцителлы.
29. Суть теории фагоцителлы.
30. Когда возникли первые многоклеточные организмы?
31. Что изменилось в атмосфере Земли под действием фотосинтетиков?
32. Какое изменение атмосферы позволило появиться аэробные организмам?
33. Суть теории креационизма.
34. Суть теории панспермии.
35. Суть теории вечности жизни.
36. Суть теории абиогенеза.
37. Суть теории биогенеза.
38. Основная мысль теории биохимической эволюции.
39. Американские учёные, повторившие в 50-е годы 20 века опыт Опарина.

Ответы к тестовым заданиям

Тема № 1. ВОЗНИКНОВЕНИЕ ЖИЗНИ

Вариант 1

I) la, 26, 3d, 4в, 56;    Н)Б-Г-Д-В-А

Вариант 2

I) 1в, 2а, Зг, 4а, 5в;    Н)Б-В — Д-А-Г

Вариант 3

I) 1в, 26, Зв, 4г, 5г;    ЩД-Г-Б-А-В

Вариант 4

I)        1а, 2г, Зв, 4а, 56;    Н)Б-Г-Д-В-А

2. Биохимическая гипотеза возникновения и развития жизни на Земле

В основе современных научных представлений о происхождении жизни лежит гипотеза биохимической эволюции Опарина — Холдейна.

 

  Александр Опарин                   Джон Холдейн

 

Согласно теории биохимической эволюции формирование жизни на Земле шло в три этапа:

• абиогенный синтез органических веществ;
• образование биополимеров;
• формирование мембранных структур и появление самовоспроизведения.

Абиогенный синтез органических веществ

Согласно теории Опарина возникновение жизни на Земле возможно было только в условиях древней атмосферы и отсутствия живых организмов.

 

На первых этапах своего существования наша Земля представляла собой раскалённый шар.

По мере её остывания постепенно формировалась первичная атмосфера, состоящая из аммиака, метана, углекислого газа, цианистого водорода и паров воды. Ни кислорода, ни озона в атмосфере древней Земли не было.

 

При дальнейшем понижении температуры образовался первичный океан. Под действием различных видов энергии (электрические разряды, ядерные реакции, солнечная радиация, извержения вулканов) образовались простые органические соединения: формальдегид, спирты, муравьиная кислота, аминокислоты и т. д. 

 

Окисление образовавшихся веществ не происходило, так как отсутствовал свободный кислород. Синтезированные вещества в течение десятков миллионов лет постепенно накапливались в древнем океане. Их накопление в итоге привело к образованию однородной массы —  «первичного бульона». По мнению Опарина, именно в «первичном бульоне» и возникла жизнь.

 

Этот этап биохимической эволюции был подтверждён экспериментально биохимиками С. Миллером, Дж. Оро и другими учёными. В экспериментальных установках, моделирующих условия первобытной Земли, ими были получены альдегиды, аминокислоты, простые сахара, пуриновые и пиримидиновые основания, нуклеотиды.

Образование биополимеров

Из простых органических веществ при определённых условиях синтезировались биополимеры. Аминокислоты соединялись в полипептиды, простые сахара превращались в полисахариды, а нуклеотиды — в нуклеиновые кислоты. Карбоновые кислоты, соединяясь со спиртами, могли образовать липиды, которые покрывали поверхность водоёмов жирной плёнкой.

 

Возникшие белки формировали коллоидные комплексы, притягивающие к себе молекулы воды. Так появились коацерваты — сгустки органических веществ, обособленные от остальной массы воды. В коацерваты постоянно поступали органические соединения, в результате чего происходил синтез более сложных веществ. Они могли сливаться и увеличиваться в размерах.

 

 

Слияние коацерватных капель  

 

Образование биополимеров и коацерватов в условиях древней Земли подтверждено экспериментально работами Л. Орджела и С. Акабори. Ими были получены простейшие белки и нуклеотидные цепи.

Формирование мембранных структур и появление самовоспроизведения

Из липидных плёнок на поверхности коацерватов могла сформироваться биологическая мембрана.

  

Объединение коацерватов с нуклеиновыми кислотами привело к образованию примитивных  самовоспроизводящихся живых организмов — пробионтов. Эти первичные организмы были анаэробами и гетеротрофами и питались веществами «первичного бульона».

  

Таким образом, около \(3,5\) млрд лет назад, согласно этой гипотезе, завершилось зарождение жизни на Земле.

 

Источники:

https://ppt-online.org/472066

Возникновение жизни на Земле

Возникновение жизни на Земле

Вариант 1

Задание А .

Выбрать правильный ответ. (5 балов )

1. Первыми живыми организмами на Земле были:

А) анаэробные гетеротрофы Б) анаэробные автотрофы

В) аэробные гетеротрофы Г) аэробные автотрофы

2. Опыты Л.Пастера доказали возможность:

А) самозарождения жизни Б) появление живого только из живого

В) занесение «семян жизни» из космоса

Г) биохимической эволюции

3. Появление фотосинтеза привело :

А) к возникновению многоклеточности

Б) к возникновению бактерий

В) к накоплению кислорода в атмосфере

Г) к возникновению полового процесса

4. 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

Г) жизнь на Земле существует вечно

5. Согласно представлениям о возникновении живого из неживого в первичной атмосфере не было :
А) водорода Б) кислорода В) метана Г) воды

Задание В .

Расположите события в порядке их возникновения

А. появление многоклеточности

Б. появление клеточной мембраны

В. появление ядра

Г. появление полового процесса

Д. появление аэробного дыхания

Задание С.

Выделяют 3 этапа возникновения жизни на Земле :

1. Возникновение простых органических веществ (мономеров ) из неорганических

2. Образование сложных органических веществ (полимеров)

3. Образование первичных живых организмов (протобионтов )

Дайте характеристику первого этапа .Опишите условия , в которых он протекал . ( 10 балов )

Возникновение жизни на Земле

Вариант 2

Задание А .

Выбрать правильный ответ. (5 балов )

1.Первыми автотрофными организмами на Земле были :

А. анаэробные эукариоты Б. аэробные прокариоты

В. анаэробные прокариоты Г. аэробные эукариоты

2.Опыты Л. Пастера отвергли теорию:

А. появления живого из не живого

Б. появления живого только из живого

В. занесения «семян жизни» из космоса

Г. божественного творения

3.Появление фотосинтеза привело

А. к возникновению многоклеточности

Б. к возникновению бактерий

В. к возникновению полового процесса

Г. к возникновению аэробного дыхания

4.В соответствии с гипотезой Рихтера :

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

5.Согласно представлениям возникновении живого из неживого первые живые организмы появились :

А. 6млрд лет назад Б. 4,6млрд лет назад

В. 3,5млрд лет назад Г. 2,6млрд лет назад

Задание В .

Расположите события в порядке их возникновения

А. появление аэробного дыхания

Б. появление клеточной мембраны

В. появление метаболизма

Г. появление многоклеточности

Д. появление полового процесса

Задание С.

Выделяют 3 этапа возникновения жизни на Земле :

1. Возникновение простых органических веществ (мономеров ) из неорганических

2. Образование сложных органических веществ (полимеров)

3. Образование первичных живых организмов (протобионтов )

Дайте характеристику второго этапа .Опишите теорию , происхождения протобиополимеров . ( 10 балов )

Возникновение жизни на Земле

Ответы на вопросы :

ВАРИАНТ 1

Задание А

1 – а 2 – б 3 – в 4 – в 5 – б

Задание В

Б Г Д В А

ВАРИАНТ 2

Задание А

1 – В 2 – А 3 – Г 4 – А 5 – В

Задание В

Б В Д А Г

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

1. понятие
2.Два прилагательных
3. три глагола
4. предложение из четырех слов
5.одно существительное

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

температура	Состав воздуха	Наличие воды	Защита от радиации и ультрафиолетового излучения	Защита от метеоритов
100	Аммиак, метан, водород, водяные пары	Появился первичный океан	нет	нет

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

Процессы, протекающие в живой клетке	Процессы, протекающие в коацерватной капле
1. Деление
2. Рост
3. Обмен веществ

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.

Рейтинг гипотез 1.Гипотеза панспермии	верю	Не могла	сомневаюсь
2.Гипотеза стационарного состояния
3.Гипотеза креационизма
4.Гипотеза самозарождения
5.Гипотеза биохимической эволюции

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

преподаватель биологии ИПТРиГ «БФУ им. И. Канта» Горбунова Елена Юрьевна

Тестовые задания по разделу «Происхождение и развитие жизни на Земле. Эволюционное учение» для студентов 1 курса СПО (11 класс)

Дисциплина: Биология

Разработал: преподаватель биологии ИПТРиГ «БФУ им. И. Канта» Горбунова Елена Юрьевна

1. В соответствии с гипотезой А. Опарина:

1) жизнь появилась одновременно с появлением Земли

2) жизнь зародилась в водах первичного океана

3) жизнь переносится с планеты на планету

4) жизнь на Земле существует вечно

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

1) кислорода

2) метана

3) водорода

4) воды

3. Первые живые организмы на Земле появились:

1) в протерозойской эре

2) в палеозойской эре

3) в мезозойской эре

4) в архейской эре

4. Установите последовательность этапов развития животного мира Земли от наиболее древних к современным:

1) появление стегоцефалов

2) господство гигантских пресмыкающихся

3) появление костистых рыб

4) появление первых пресмыкающихся

5) появление современных птиц

5. Расположите группы растений в порядке их возникновения:

1) покрытосеменные

2) псилофиты

3) папоротники

4) голосеменные

5) водоросли

6. Установите соответствие между геологическими эрами и важными событиями, характеризующими эволюцию живой природы:

Геологические эры:          События:

1) Палеозой                   а) возникновение покрытосеменных растений

2) Мезозой                     б) расцвет насекомых, птиц, млекопитающих

3) Кайнозой                   в) возникновение хордовых животных

                                     г) расцвет покрытосеменных растений

                                     д) выход растений из воды на сушу

                                     е) расцвет пресмыкающихся

7. Многообразие видов живых организмов – это результат:

1) активного мутационного процесса

2) эволюции

3) межвидовой борьбы

4) комбинативной изменчивости

8.Основы современной систематики живых организмов заложил:

1) К. Линней

2) Ж. Кювье

3) Ж.Б. Ламарк

4) Э. Жоффруа Сент Илер

9.Первую эволюционную теорию создал:

1) Ж.Б. Ламарк

2) Ч. Дарвин

3) Э. Геккель

4) К. Линней

10. Английский натуралист и путешественник, одним из первых пришёл к выводу и обосновал идею о том, что все виды живых организмов эволюционируют во времени от общих предков.

1)Карл Линней 2) Грегор Мендель 3) Александр Флеминг 4)Чарлз Дарвин

11. Ч Дарвин считал, что в основе разнообразия видов лежит:

1) наследственная изменчивость и естественный отбор

2) борьба за существования

3) способность к неограниченному размножению

4) единственный акт творения

12. К результатам эволюции относят

1) борьбу за существование и естественный отбор

2) приспособленность и многообразие видов

3) мутационную и комбинативную изменчивость

4) модификационную и коррелятивную изменчивость

13. Процесс, в результате которого выживают и оставляют после себя потомство преимущественного особи с полезными в данных условиях изменениями:

1) модификационная изменчивость;

2) наследственная изменчивость;

3) естественный отбор;

4) комбинативная изменчивость

14. Установите соответствие между естественным и искусственным отбором и их характеристиками:

Отбор:                          Характеристика отбора:

1) естественный           а) отбираются признаки, полезные для

2)  искусственный        человека

                                   б) ведет к образованию новых видов

                                   в) отбирающим фактором являются условия

                                    среды

                                  г) ведет к образованию новых сортов и пород

                                  д) отбираются признаки полезные для

                                  организмов

                                  е) отбирающим фактором является человек

15. Какую форму отбора иллюстрирует данный рисунок?

1) стабилизирующую

2) стихийную

3) искусственную

4) движущую

16. Определите последовательность событий, характеризующих движущую форму естественного отбора:

1) закрепление нового признака в ряду поколений

2) выживание особей, имеющих определенное отклонение от сложившейся нормы, и вымирание особей со средним значение признака

3) формирование нового фенотипического облика популяций

4) изменение условий существования популяций

5) смена движущего отбора стабилизирующим

17. Наиболее напряженная борьба за существования:

1) борьба с неблагоприятными условиями среды

2) борьба с паразитами

3) межвидовая борьба

4) внутривидовая борьба

18. Примером межвидовой борьбы за существование служат отношения между

1) взрослой лягушкой и головастиком

2) бабочкой капустницей и ее гусеницей

3) дроздом певчим и дроздом рябинником

4) волками одной стаи

19. Критерием появления нового вида является возникновение:

1) значительных морфологических изменений

2) репродуктивной изоляции

3) существенного количества мутационных изменений

4) географической изоляции

20.Совокупность внешних признаков особей относят к критерию вида

1) географическому

2) генетическому

3) экологическому

4) морфологическому

21. Физиологический критерий вида проявляется в том, что у всех его особей:

1) наблюдается сходство всех процессов жизнедеятельности

2) определенный набор и форма хромосом

3) наблюдается сходство химического состава

4) имеется сходство внешнего и внутреннего строения

22. Основной причиной для выделения группы особей в популяцию является:

1) внешнее отличие групп друг от друга

2) внутренние различия групп друг от друга

3) изоляция групп друг от друга

4) нескрещиваемость особей разных групп между собой

23.Генетическую неоднородность особей в популяции усиливает

1) искусственный отбор

2) мутационная изменчивость

3) географическая изоляция

4) борьба за существование

24. Микроэволюция – это:

1) происходящие в популяции эволюционные процессы, приводящие к появлению новых видов

2) незначительные эволюционные изменения, не приводящие к появлению новых видов

3) эволюция биоценозов

4) эволюция микроорганизмов

25. Разделение популяций одного вида по срокам размножения может привести к

1) популяционным волнам

2) конвергенции признаков

3) экологическому видообразованию

4) усилению межвидовой борьбы

26. В процессе макроэволюции:

1) появляются новые классы

2) появляются новые популяции

3) изменяются популяции

4) появляются новые виды

27.Биогеографические доказательства эволюции получены в результате изучения

1) филогенетических рядов

2) форм взаимодействия организмов в биоценозах

3) ископаемых переходных форм

4) материковой и островной флоры и фауны

28. На рисунке изображен отпечаток археоптерикса. Многие учёные считают его ископаемой переходной формой между древними

1)птицами и млекопитающими

2) пресмыкающимися и птицами

3) пресмыкающимися и млекопитающими

4) земноводными и птицами

29. Одна из главных причин сокращения разнообразия видов животных:

1) все большее употребление животных в пищу человеком

2) чрезмерное размножение хищников

3) разрушение мест обитания животных

4) накопление ядохимикатов в окружающей среде

30. Основными направлениями макроэволюции являются:

1) биологический прогресс и ароморфоз

2) биологический прогресс и общая дегенерация

3) биологический прогресс и идиоадаптация

4) биологический прогресс и биологический регресс

  

ОТВЕТЫ К ТЕСТУ:

1. — 2

2. — 1

3. — 4

4. 3,1,4,2,5

5. 5,2,3,4,1

6. 1 — д,в; 2 — а,е; 3 — б,г

7. — 2

8. -3

9. — 1

10. — 4

11. — 1

12. — 2

13. — 3

14. — 1 — б,в,д; 2 — а,г,е

15. — 1

16. 4,2,1,3,5

17. — 4

18. — 3

19. — 2

20. — 4

21. — 1

22. — 4

23. — 2

24. — 4

25. — 3

26. — 1

27. — 4

28. -2

29. — 3

30. — 4

[PDF] Контрольная работа по теме: «Происхождение жизни на Земле

Download Контрольная работа по теме: «Происхождение жизни на Земле…

Контрольная работа по теме: «Происхождение жизни на Земле» Вариант 1 Часть А Выпишите номера вопросов, рядом с ними запишите буквы правильных ответов. 1. Живое отличается от неживого: а) составом неорганических соединений; б) наличием катализаторов; в) взаимодействием молекул друг с другом; г) обменными процессами. 2. Первыми живыми организмами на нашей планете были: а) анаэробные гетеротрофы; б) аэробные гетеротрофы; в) автотрофы; г) организмы-симбионты. 3. К такому общему свойству живого, как саморегуляция, относится: а) наследственность; б) изменчивость; в) раздражимость; г) онтогенез. 4. Сущность теории абиогенеза состоит в: а) происхождении живого из неживого; б) происхождении живого от живого; в) сотворении мира Богом; г) занесении жизни из Космоса. 5. Кристалл не является живой системой, т.к.: а) он не способен к росту; б) он не способен к размножению; в) ему не свойственна раздражимость; г) не все свойства живого ему присущи. 6. Опыты Луи Пастера доказали возможность: а) самозарождения жизни; б) появления живого только из живого; в) занесения «семян жизни» из Космоса; г) биохимической эволюции. 7. Из перечисленных условий наиболее важным для возникновения жизни является: а) радиоактивность; б) наличие жидкой воды; в) наличие газообразного кислорода; г) масса планеты. 8. Углерод является основой жизни на Земле, т.к. он: а) является самым распространенным на Земле элементом; б) первым из химических элементов стал взаимодействовать с водой; в) имеет небольшой атомный вес; г) способен образовывать устойчивые соединения с двойными и тройными связями. 9. Исключите лишнее: а) 1668 г.; б) Ф.Реди; в) мясо; г) бактерии. 10. Расположите в логической последовательности следующие имена: а) Л.Пастер; б) А.Левенгук; в) Л.Спалланцани; г) Ф.Реди. Часть Б Закончите предложения.

1. Теория, постулирующая сотворение мира Богом (Творцом), – … . 2. Доядерные организмы, не имеющие ограниченного оболочкой ядра и органоидов, способных к самовоспроизведению, – … . 3. Фазовообособленная система, взаимодействующая с внешней средой по типу открытой системы, – … . 4. Советский ученый, предложивший коацерватную теорию происхождения жизни, – … . 5. Процесс, в результате которого организм приобретает новую комбинацию генов, – … . Часть В Дайте краткие ответы на следующие вопросы. 1. Каковы общие признаки живой и неживой материи? 2. Почему при возникновении первых живых организмов в атмосфере Земли должен был отсутствовать кислород? 3. В чем состоял опыт Стенли Миллера? Что соответствовало «первичному океану» в этом опыте? 4. В чем заключается основная проблема перехода от химической эволюции к биологической? 5. Перечислите основные положения теории А.И. Опарина. Вариант 2 Часть А Выпишите номера вопросов, рядом с ними запишите буквы правильных ответов. 1. Живое отличается от неживого: а) составом неорганических соединений; б) способностью к саморегуляции; в) взаимодействием молекул друг с другом; г) обменными процессами. 2. Первыми живыми организмами на нашей планете были: а) анаэробные гетеротрофы; б) аэробные гетеротрофы; в) автотрофы; г) организмы-симбионты. 3. К такому общему свойству живого, как самовоспроизведение, относится: а) метаболизм; б) репродукция; в) раздражимость; г) онтогенез. 4. Сущность теории биогенеза состоит в: а) происхождении живого из неживого; б) происхождении живого от живого; в) сотворении мира Богом; г) занесении жизни из Космоса. 5. Звезда не является живой системой, т.к.: а) она не способна к росту; б) она не способна к размножению; в) она не обладает раздражимостью; г) не все свойства живого ей присущи. 6. Опыт Франческо Реди доказал невозможность: а) самозарождения жизни; б) появления живого только из живого; в) занесения «семян жизни» из Космоса; г) биохимической эволюции. 7. Из перечисленных условий наиболее важным для возникновения жизни является: а) радиоактивность; б) наличие воды; в) наличие источника энергии; г) масса планеты. 8. Вода является основой жизни, т.к.: а) является хорошим растворителем; б) обладает высокой теплоемкостью;

в) увеличивает свой объем при замерзании; г) обладает всеми перечисленными свойствами. 9. Исключите лишнее: а) 1924 г.; б) Л.Пастер; в) мясной бульон; г) бактерии. 10. Расположите в логической последовательности следующие имена: а) Л.Пастер; б) С.Миллер; в) Дж.Холдейн; г) А.И. Опарин. Часть Б Закончите предложения. 1. Процесс образования живыми организмами органических молекул из неорганических за счет энергии солнечного света – … . 2. Доклеточные образования, обладавшие некоторыми свойствами клеток (способность к обмену веществ, самовоспроизведению и т. п.), – … . 3. Разделение раствора белков, содержащего и другие органические вещества, на фазы с большей или меньшей концентрацией молекул – … . 4. Английский физик, предположивший, что адсорбция была одним из этапов концентрирования органических веществ в ходе предбиологической эволюции – … . 5. Свойственная всем живым организмам система записи наследственной информации в молекулах ДНК в виде последовательности нуклеотидов – … . Часть В Дайте краткий ответ на поставленный вопрос. 1. В чем состоял опыт Стенли Миллера? Что соответствовало «молниям» в этом опыте? 2. Почему масса планеты, на которой может возникнуть жизнь, не должна быть больше 1/20 массы Солнца? 3. К какой стадии развития жизни на Земле можно отнести слова гоголевского героя: «Числа не помню. Месяца тоже не было. Было черт знает что такое»? 4. Какие условия необходимы для возникновения жизни? 5. Что такое панспермия? Кто из известных вам ученых придерживался этой теории? Вариант 3 Часть А Выпишите номера вопросов, рядом с ними запишите буквы правильных ответов. 1. Живое отличается от неживого: а) составом неорганических соединений; б) способностью к самовоспроизведению; в) взаимодействием молекул друг с другом; г) обменными процессами. 2. Первыми живыми организмами на нашей планете были: а) анаэробные гетеротрофы; б) аэробные гетеротрофы; в) автотрофы; г) организмы-симбионты. 3. К такому общему свойству живого как, самообновление, относится: а) метаболизм; б) репродукция; в) раздражимость; г) онтогенез. 4. Сущность креационизма состоит в: а) происхождении живого из неживого; б) происхождении живого от живого; в) сотворении мира Богом; г) занесении жизни из Космоса. 5. Река не является живой системой т.к.:

а) она не способна к росту; б) она не способна к размножению; в) она не способна к раздражимости; г) не все свойства живого ей присущи. 6. Опыт Франческо Реди доказал невозможность: а) самозарождения жизни; б) появления живого только из живого; в) занесения «семян жизни» из космоса; г) биохимической эволюции. 7. Из перечисленных условий наиболее важным для возникновения жизни является: а) радиоактивность; б) наличие воды; в) безгранично долгое время эволюции; г) определенная масса планеты. 8. В период возникновения жизни в атмосфере Земли должен был отсутствовать кислород, т.к.: а) он является активным окислителем; б) обладает высокой теплоемкостью; в) увеличивает свой объем при замерзании; г) все вышеперечисленное в комплексе. 9. Исключите лишнее: а) 1953 г.; б) бактерии; в) С.Миллер; г) абиогенный синтез. 10. Расположите в логической последовательности следующие фамилии: а) Л.Пастер; б) Ф.Реди; в) Л.Спалланцани; г) А.И. Опарин. Часть Б Закончите предложения. 1. Образование органических молекул из неорганических вне живых организмов – … . 2. Пузырьки жидкости, окруженные белковыми пленками, возникающие при взбалтывании водных растворов белков, – … . 3. Способность воспроизводить себе подобные биологические системы, которая проявляется на всех уровнях организации живой материи, – … . 4. Американский ученый, предложивший термическую теорию происхождения протобиополимеров, – … . 5. Белковые молекулы, ускоряющие течение биохимических превращений в водных растворах при атмосферном давлении, – … . Часть В Дайте краткий ответ на поставленный вопрос. 1. В чем основное отличие горения дров от «горения» глюкозы в клетках? 2. Каковы три современные точки зрения на проблему происхождения жизни? 3. Почему именно углерод является основой жизни? 4. В чем состоял опыт Стенли Миллера? 5. Каковы основные этапы химической эволюции?

ПРОИСХОЖДЕНИЕ ЖИЗНИ И РАЗВИТИЕ ОРГАНИЧЕСКОГО МИРА Вариант 1 I. Выбрать правильный ответ. 1. Первыми живыми организмами на Земле были: А) анаэробные гетеротрофы Б) анаэробные автотрофы В) аэробные гетеротрофы Г) аэробные автотрофы 2. Опыты Л. Пастера доказали возможность: А) самозарождения жизни Б) появления живого только из живого В) занесения «семян жизни» из космоса Г) биохимической эволюции 3. Появление фотосинтеза привело: А) к возникновению многоклеточности Б) к возникновению бактерий В) к накоплению О2 в атмосфере Г) к возникновению полового процесса 4. 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 Г) жизнь на Земле существует вечно 5. Согласно представлениям о возникновении живого из неживого в первичной атмосфере не было: А) водорода Б) кислорода В) метана Г)воды П. Расположите события в порядке их возникновения. А) появление многоклеточности Б) появление клеточной мембраны В) появление ядра Г) появление полового процесса Д) появление аэробного дыхания III. Какие ароморфозы произошли в растительном и животном мире в течение палеозойской эры? Приведите 3-4 примера с пояснениями. IV. И Аристотель, и А.И. Опарин являлись сторонниками теории самозарождения, однако их взгляды на самозарождение сильно различались. Охарактеризуйте это различие. V. Определите период, в котором произошёл ароморфоз: 1. Образование «первичного бульона» 2. Появление мохообразных. 3. Широкое распространение голосеменных растений. 4. Появление млекопитающих. 5. Начался процесс почвообразования. 6. Расцвет млекопитающих. 7. Растения вышли на сушу. 8. Появление человека. 9. Появление птиц. 10. Создание культурной флоры и фауны.

ПРОИСХОЖДЕНИЕ ЖИЗНИ И РАЗВИТИЕ ОРГАНИЧЕСКОГО МИРА Вариант 2 I. Выбрать правильный ответ. 1. Первыми автотрофными организмами на Земле были: А) анаэробные эукариоты Б) аэробные прокариоты В) анаэробные прокариоты Г) аэробные прокариоты 2. Опыты Л. Пастера опровергли теорию: А) появления живого из неживого Б) появления живого только из живого В) занесения «семян жизни» из космоса Г) божественного творения 3. Появление фотосинтеза привело: А) к возникновению многоклеточности Б) к возникновению бактерий В) к возникновению полового процесса Г) к возникновению аэробного дыхания 4. 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 5. В соответствии с теорией вечности жизни: 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 П. Расположите события в порядке их возникновения А) появление аэробного дыхания Б) появление клеточной мембраны В) появление метаболизма Г) появление многоклеточности Д) появление полового процесса III. Какие ароморфозы произошли в растительном и животном мире в течение мезозойской эры? Приведите 3-4 примера с пояснениями. IV. Сравните теории абиогенеза и биогенеза. Приведите аргументы «за» и «против» каждой гипотезы. V. Определите период, в котором произошёл ароморфоз: 1. Появление первых эукариот. 2. Появление многоклеточности. 3. Появление птиц. 4.Распространение рептилий. 5. Расцвет покрытосеменных. 6. Вымирание рептилий. 7. Образование лесов из гигантских папоротникообразных. 8.Животные вышли на сушу. 9. Покрытосеменные образовали жизненные формы: травы и кутарники. 10. Расцвет рептилий.

ВОЗНИКНОВЕНИЕ И РАЗВИТИЕ ЖИЗНИ НА ЗЕМЛЕ. Вариант 3 Максимальное количество баллов — 30 I. Выбрать правильный ответ. (5 баллов) 1. Согласно теории симбиотического происхождения первыми эукариотами были: А) анаэробные фототрофы Б) анаэробные гетеротрофы В) аэробные гетеротрофы Г) анаэробные хемотрофы 2. Опыты Ф. Реди доказали возможность: А) самозарождения жизни Б) появления живого только из живого В) занесения «семян жизни» из космоса Г) биохимической эволюции 3. Накопление кислорода в атмосфере вследствие фотосинтеза привело: А) к возникновению многоклеточности Б) к возникновению бактерий В) к возникновению аэробных организмов Г) к возникновению полового процесса 4. В соответствии с гипотезой абиогенеза: 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 5. Согласно представлениям о возникновении живого из неживого первые многоклеточные 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 II. Расположите события в порядке их возникновения. (5 баллов) А) появление ядра Б) появление автотрофного питания (фотосинтеза) многоклеточности Г) появление полового процесса Д) появление генетического кода

В) появление

III. Какие ароморфозы произошли в растительном и животном мире в течение кайнозойской эры? Приведите 3-4 примера с пояснениями. (10 баллов) IV. Сравните теории абиогенеза и биогенеза. Приведите аргументы «за» и «против» каждой гипотезы. (10 баллов) ВОЗНИКНОВЕНИЕ И РАЗВИТИЕ ЖИЗНИ НА ЗЕМЛЕ. Вариант 4 Максимальное количество баллов — 30 I. Выбрать правильный ответ. (5 баллов) 1. Первыми живыми организмами на Земле были: А) анаэробные гетеротрофы Б) анаэробные автотрофы В) аэробные гетеротрофы Г) аэробные автотрофы 2. Опыты Опарина доказали возможность: А) самозарождения жизни Б) появления живого только из живого В) занесения «семян жизни» из космоса Г) биохимической эволюции 3. Появление фотосинтеза привело: А) к возникновению многоклеточности Б) к возникновению бактерий В) к накоплению кислорода в атмосфере Г) к возникновению полового процесса 4. В соответствии с гипотезой панспермии: 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 5. Согласно современным представлениям возраст Земли около: А) 6 млрд. лет Б) 4,6 млрд. лет В) 3,5 млрд. лет Г) 2,6 млрд. лет II. Расположите события в порядке их возникновения. (5 баллов) А) появление многоклеточности Б) появление клеточной мембраны В) появление ядра Г) появление полового процесса Д) появление аэробного дыхания III. Какие ароморфозы произошли в течение архейской и протерозойской эр? Приведите 3-4 примера с пояснениями.(10 баллов) IV. Дайте характеристику теориям панспермии и самозарождения. Приведите аргументы, подтверждающие и опровергающие каждую теорию. (10 баллов)

Происхождение жизни на Земле

Цели обучения

1. Опишите требования к происхождению жизни (источник углерода, энергия, отделение молекул от окружающей среды, наследственный механизм)
2. Опишите шаги, которые привели к возникновению жизни (образование органических молекул, полимеризация макромолекул, развитие наследственного механизма, образование протоклеток, заключенных в мембраны).
3. Примените принципы эволюции путем естественного отбора к предбиотическим сценариям.

Происхождение жизни — загадка, окончательная головоломка с курицей и яйцом (R Service, 2015). Когда вы и сокурсники вместе обсуждали определяющие характеристики жизни, вы, вероятно, включали воспроизводство и наследственную информацию, преобразование энергии, рост и реакцию на окружающую среду. Вы также могли сказать, что, по крайней мере на Земле, вся жизнь состоит из клеток с мембранами, которые образуют границы между клеткой и окружающей средой, и что клетки состоят из органических молекул (состоящих из углерода, водорода, азота, кислорода, фосфат, а сера — ЧНОПС).Загадка состоит в том, что на Земле сегодня вся жизнь происходит из ранее существовавшей жизни. Эксперименты Пастера опровергли спонтанное зарождение микробов из кипяченого питательного бульона. Еще ни одному ученому не удалось создать живую клетку из органических молекул. Так как же могла возникнуть жизнь на Земле около 3,8 миллиарда лет назад? (Не забывайте о шкале времени, о которой мы здесь говорим — Земле 4,6 миллиарда лет, поэтому химической эволюции потребовалось почти миллиард лет, чтобы привести к биологической жизни.) Как можно ответить на этот вопрос, используя процесс научного исследования?

Исследования происхождения жизни

Хотя ученые не могут напрямую определить, как возникла жизнь на Земле, они могут сформулировать и проверить гипотезы о естественных процессах, которые могли бы объяснить различные промежуточные этапы, в соответствии с геологическими данными. В 1920-х годах Александр Опарин и Дж. Б. С. Холдейн независимо друг от друга выдвинули почти идентичные гипотезы происхождения жизни на Земле. Их гипотеза теперь называется гипотезой Опарина-Холдейна, и ключевые шаги:

1. образование органических молекул, строительных блоков клеток (например,г., аминокислоты, нуклеотиды, простые сахара)
2. образование полимеров (более длинных цепей) органических молекул, которые могут функционировать как ферменты для проведения метаболических реакций, кодирования наследственной информации и, возможно, репликации (например, белков, цепей РНК),
3. образование протоклеток; концентрации органических молекул и полимеров, которые осуществляют метаболические реакции в замкнутой системе, отделенной от окружающей среды полупроницаемой мембраной, такой как двухслойная липидная мембрана

Гипотеза Опарина-Холдейна постоянно проверялась и пересматривалась, и любая гипотеза о том, как зародилась жизнь, должна учитывать 3 основных универсальных требования для жизни: способность воспроизводить и воспроизводить наследственную информацию; заключение в мембраны для образования клеток; использование энергии для достижения роста и воспроизводства.

1. Как органические молекулы образовались на предбиотической Земле?

Эксперимент Миллера-Юри
Стэнли Миллер и Гарольд Ури проверили первый шаг гипотезы Опарина-Холдейна, исследуя образование органических молекул из неорганических соединений. Их эксперимент 1950-х годов произвел ряд органических молекул, включая аминокислоты, которые производятся и используются живыми клетками для роста и размножения.

Эксперимент Миллера-Юри, иллюстрация Адриана Хантера на Wikimedia Commons

Миллер и Юри использовали экспериментальную установку, чтобы воссоздать условия окружающей среды на ранней Земле.Газовая камера моделирует атмосферу с восстановителями (донорами электронов), такими как метан, аммиак и водород. Электрические искры имитировали молнию для выработки энергии. Всего за неделю этот простой аппарат вызвал химические реакции, в результате которых образовались различные органические молекулы, некоторые из которых являются основными строительными блоками жизни, например, аминокислоты. Хотя ученые больше не верят, что на докиотической Земле была такая восстановительная атмосфера, такие восстановительные среды можно найти в глубоководных гидротермальных жерлах, которые также имеют источник энергии в виде тепла из жерл.Кроме того, более поздние эксперименты, в которых использовались условия, которые, как считается, лучше отражают условия ранней Земли, также дали множество органических молекул, включая аминокислоты и нуклеотиды (строительные блоки РНК и ДНК) (McCollom, 2013).

Видео ниже дает хороший обзор обоснования, установки и результатов эксперимента Миллера-Юри (хотя в нем неверно преувеличено, что Дарвин показал , что относительно простые существа могут постепенно давать начало более сложным существам).

Органические молекулы метеоров

Каждый день Землю бомбардируют метеоритами и кометной пылью. Анализ космической пыли и метеоров, упавших на Землю, показал, что они содержат много органических молекул. Падение кометной пыли и метеоритов было намного больше, когда Земля была молодой (4 миллиарда лет назад). Многие ученые считают, что такое внеземное органическое вещество внесло значительный вклад в органические молекулы, доступные в то время, когда на Земле зародилась жизнь.На приведенном ниже рисунке из Бернштейна 2006 показаны 3 основных источника органических молекул на Земле до появления жизни: атмосферный синтез с помощью химии Миллера-Юри, синтез в глубоководных гидротермальных источниках и падение органических молекул, синтезированных в космическом пространстве.

2. Образование органических полимеров

При достаточно высокой концентрации этих основных органических молекул, при определенных условиях они будут связываться вместе с образованием полимеров (цепочек молекул, ковалентно связанных друг с другом).Например, аминокислоты соединяются вместе, образуя полипептидные цепи, которые складываются в молекулы белка. Рибоза, 5-углеродный сахар, может связываться с азотистым основанием, а фосфат — с нуклеотидом. Нуклеотиды соединяются вместе, образуя нуклеиновые кислоты, такие как ДНК и РНК. Хотя сейчас это достигается ферментами в живых клетках, полимеризация органических молекул также может катализироваться с помощью определенных типов глины или других типов минеральных поверхностей. Эксперименты, проверяющие эту модель, дали молекулы РНК длиной до 50 единиц всего за 1-2 недели (Ferris, 2006).

Ферментативная активность и наследственная информация в одном полимере: гипотеза мира РНК

Открытие Томасом Чехом того факта, что некоторые молекулы РНК могут катализировать свое собственное сайт-специфическое расщепление, привело к получению Нобелевской премии (Чеху и Альтману), термину « рибозимы » для обозначения каталитических молекул РНК и возрождению гипотезы о том, что Молекулы РНК были исходными наследственными молекулами, предшествующими ДНК. Для исследователей происхождения жизни здесь была возможность того, что молекулы РНК могут как кодировать наследственную информацию, так и катализировать собственную репликацию.ДНК как первая наследственная молекула представляла реальные проблемы для исследователей происхождения жизни, поскольку для репликации ДНК требуются белковые ферменты (ДНК-полимеразы) и праймеры РНК (см. Страницу о репликации ДНК), поэтому трудно представить, как такая сложная наследственная система могла иметь развивалась с нуля. С помощью каталитических молекул РНК отдельная молекула или семейство подобных молекул потенциально может хранить генетическую информацию и воспроизводить себя без необходимости в белках на начальном этапе.

Популяции таких каталитических молекул РНК претерпят молекулярную эволюцию, концептуально идентичную биологической эволюции путем естественного отбора.Молекулы РНК будут копировать друг друга, совершая ошибки и генерируя варианты. Варианты, которые были наиболее успешны в репликации (распознают идентичные или очень похожие молекулы РНК и наиболее эффективно их реплицируют), будут чаще встречаться в популяции каталитических молекул РНК. Гипотеза мира РНК предполагает этап в зарождении жизни, на котором самовоспроизводящиеся молекулы РНК в конечном итоге привели к эволюции наследственной системы в первых клетках или протоклетках.Система молекул РНК, которые кодируют кодоны, определяющие аминокислоты, и тРНК-подобные молекулы, передающие соответствующие аминокислоты, и каталитические РНК, которые создают пептидные связи, будут составлять наследственную систему, очень похожую на сегодняшние клетки, без ДНК.

В какой-то момент в линии, ведущей к Последнему универсальному общему предку, ДНК стала предпочтительной молекулой для длительного хранения генетической информации. Молекулы ДНК химически более стабильны, чем РНК (дезоксирибоза химически более инертна, чем рибоза).Наличие двух комплементарных цепей означает, что каждая цепь ДНК может служить шаблоном для репликации своей партнерской цепи, обеспечивая некоторую врожденную избыточность. Эти и, возможно, другие черты дали клеткам с наследственной системой ДНК избирательное преимущество, так что вся клеточная жизнь на Земле использует ДНК для хранения и передачи генетической информации.

Тем не менее, даже сегодня рибозимы играют универсальную и центральную роль в обработке клеточной информации. Рибосома — это большой комплекс РНК и белков, который считывает генетическую информацию в цепи РНК для синтеза белков.Ключевая каталитическая активность, образование пептидных связей, связывающих две аминокислоты вместе, катализируется молекулой рибосомной РНК. Рибосома — это гигантский рибозим. Поскольку рибосомы универсальны для всех клеток, такие каталитические РНК должны были присутствовать в Последнем Универсальном Общем Предке всей современной жизни на Земле.

Посетите страницу http://exploringorigins.org/ribozymes.html, чтобы увидеть первый рибозим из тетрахимены, открытый Томом Чехом, и структуру рибосомных РНК.

На странице http://exploringorigins.org/nucleicacids.html есть видеоролики о полимеризации РНК из нуклеотидов, матричном синтезе РНК и модели саморепликации РНК.

Видео ниже объясняет логику гипотезы о мире РНК и кратко описывает некоторые результаты различных экспериментов с миром РНК.

3. Протоклетки: самовоспроизводящиеся и метаболические ферменты в пакете

Вся жизнь на Земле состоит из клеток.Клетки имеют липидные мембраны, которые отделяют их внутреннее содержимое, цитоплазму, от окружающей среды. Липидные мембраны позволяют клеткам поддерживать высокие концентрации таких молекул, как нуклеотиды, необходимые для более эффективного функционирования самореплицирующихся РНК. Клетки также поддерживают большие различия в концентрации (градиенты концентрации) ионов через мембрану, чтобы управлять транспортными процессами и энергетическим метаболизмом клеток.

Липиды гидрофобны и спонтанно самоорганизуются в воде с образованием мицелл или липидных двухслойных везикул.Везикулы, которые включают самореплицирующиеся РНК и другие ферменты, принимают реагенты через мембрану, экспортируют продукты, растут за счет аккреции липидных мицелл и делятся путем деления везикулы, называются прото-клетками или протобионтами и могут быть предшественниками клеточная жизнь.

См. Http://exploringorigins.org/protocells.html для видео-анимации прото-ячеек.

Видео ниже исследует различия между химической и биологической эволюцией и выделяет прото-клетки как пример химической эволюции.

В какой момент эволюционные процессы, такие как естественный отбор, начнут определять происхождение первых клеток?

Биологическая эволюция ограничена живыми организмами. Таким образом, как только первые клетки, укомплектованные наследственной системой, будут сформированы, они будут подвержены эволюционным процессам, и естественный отбор будет стимулировать адаптацию к их локальной среде, а популяции в различных средах будут претерпевать видообразование, поскольку поток генов становится ограниченным между изолированными популяциями. .

Однако гипотеза мира РНК предполагает эволюционные процессы, управляющие популяциями самовоспроизводящихся молекул РНК или прото-клеток, содержащих такие молекулы РНК. Молекулы РНК, которые реплицируются неидеально, производят дочерние молекулы с немного другой последовательностью. Те, которые лучше реплицируются или улучшают репликацию роста своих прото-клеток-хозяев, будут иметь больше потомства. Следовательно, молекулярная эволюция самореплицирующихся молекул РНК или популяций протоклеток, содержащих самореплицирующиеся молекулы РНК, будет способствовать возможному образованию первых клеток.

Ссылки и ресурсы

Статья Пателя и др. О химии HCN. 2015 г. со статьей R. Service в журнале Science News.

Bernstein M 2006. Пребиотические материалы на Земле и за ее пределами. Philos Trans
R Soc Lond B Biol Sci. 361: 1689-700; обсуждение 1700-2. PubMed
PMID: 17008210; PubMed Central PMCID: PMC1664678.

Изучение истоков жизни: http://exploringorigins.org/index.html

Основы химии — адаптировано из книги «Химия, материя и Вселенная»

Согласно их теории, жизнь в Мировом океане зародилась в период, когда атмосфера была восстановительной — с содержанием h3, h3O, Nh4, Ch5 и CO2, но нет свободного O2. Органические соединения синтезированы небиологическим методом с помощью ультрафиолета. световая энергия, которая при отсутствии озонового экрана могла бы проникать верхние слои океана. Без свободного O2 для их окисления, эти органические молекулы будут стабильными и будут накапливаться в теплый разбавленный бульон, получивший прозвище «суп Холдейна». Первый живой организм будет состоять из нескольких химических реакции, завернутые в пленку или мембрану, чтобы они не разбавлен и разрушен.Эти органеллы будут поглощать химические вещества, расти, делиться и получать энергию, ферментируя доступные органические молекулы вокруг них. Фотосинтез со временем возникнет как альтернативная энергия источник, когда не хватало натуральных продуктов. Кислород, выделяемый при фотосинтезе будет иметь побочный эффект экранирования ультрафиолетового излучения с озоновым слоем в верхних слоях атмосферы, и в конечном итоге превратить атмосферу из восстановительной в окислительную.Свободный кислород приводят к развитию дыхания и метаболизму современных эукариот.

Эта теория Опарина-Холдейна была удивительно законченным планом. за идеи, которые все еще существуют сегодня. Это было особенно замечательно, потому что в 1929 г. практически отсутствуют биохимические детали предыдущего главы были известны. Никакой химии гликолиза, дыхания или фотосинтеза. было понятно, помимо общих реакций. Ферменты были загадкой и даже не считались белками. Природа генетического механизма была неизвестна — ученые были с такой же вероятностью выберут белки, как нуклеиновые кислоты для носители генетической информации. Теория Опарина-Холдейна была точной экстраполяцией далеко за пределы пределы химических знаний того времени, которые, несомненно, способствовал его всеобщему пренебрежению. Заслуга обоих мужчин в том, что многое из того, что мы узнали, с тех пор идет заполнение пробелов в их предложениях.

8.1B: Элементы жизни — Биология LibreTexts

1. Последнее обновление

2. Сохранить как PDF

1. ЦЕЛИ ОБУЧЕНИЯ
2. КЛЮЧЕВЫЕ ВЫВОДЫ
3. Ключевые моменты
4. Ключевые термины

Ключевые элементы были необходимы для того, чтобы ранняя жизнь зародилась на Земле.

ЦЕЛИ ОБУЧЕНИЯ

Определите ключевые элементы жизни

КЛЮЧЕВЫЕ ВХОДЫ

Ключевые точки

• Хотя точные заместители для образования в раннем возрасте до конца не согласованы, большинство теорий сходятся во мнении, что метан, аммиак, вода, сероводород, диоксид углерода или монооксид углерода и фосфат были необходимы в отсутствие молекулярного кислорода и озона.
• В супе первозданной земли ведутся споры о том, были ли РНК или белок первыми молекулами, необходимыми для начала простой жизни, поскольку оба могут катализировать их самосборку.
• После того, как простые молекулы сформировались на исконной Земле, их можно было затем подвергнуть селективному давлению для репликации, что положило начало эволюции первых форм жизни на Земле.

Ключевые термины

• фосфолипид : любой липид, подобный лецитину или цефалину, состоящий из диглицерида, объединенного с фосфатной группой, и простой органической молекулы, такой как холин или этаноламин; они являются важными составляющими биологических мембран
• рибозим : фрагмент РНК, который может действовать как фермент.

Не существует «стандартной модели» происхождения жизни. Однако большинство общепринятых в настоящее время моделей извлекают по крайней мере некоторые элементы из структуры, заложенной в гипотезе Опарина-Холдейна. Гипотеза Опарина-Холдейна предполагает, что атмосфера на ранней Земле могла быть химически восстановительной по своей природе и состояла в основном из метана (CH ₄ ), аммиака (NH ₃ ), воды (H ₂ O), сероводород (H ₂ S), диоксид углерода (CO ₂ ) или монооксид углерода (CO) с фосфатом (PO ₄ ^3-), молекулярным кислородом (O ₂ ) и озоном (O ₃ ) либо редки, либо отсутствуют.

В такой восстановительной атмосфере электрическая активность может катализировать создание некоторых основных небольших молекул (мономеров) жизни, таких как аминокислоты. Это было продемонстрировано в эксперименте Миллера-Юри Стэнли Л. Миллера и Гарольда К. Ури в 1953 году. Фосфолипиды (соответствующей длины) могут образовывать липидные бислои, основной компонент клеточной мембраны.

Рисунок: Эксперимент Миллера-Юри : Схема аппарата, используемого Миллером и Юри. Используя этот аппарат и условия, которые, как считалось, приближались к условиям на предбиотической земле, они смогли катализировать молекулы жизни, такие как аминокислоты.

Фундаментальный вопрос касается природы первой самовоспроизводящейся молекулы. Поскольку репликация осуществляется в современных клетках за счет кооперативного действия белков и нуклеиновых кислот, основные школы мысли о том, как возник этот процесс, можно в широком смысле классифицировать как «сначала белки» и «сначала нуклеиновые кислоты». Основная идея аргумента «сначала нуклеиновые кислоты» заключаются в следующем:

1. Полимеризация нуклеотидов в случайные молекулы РНК могла привести к самовоспроизводящимся рибозимам (гипотеза мира РНК).
2. Давление отбора для каталитической эффективности и разнообразия могло привести к появлению рибозимов, которые катализируют перенос пептидила (следовательно, образование малых белков), поскольку олигопептиды образуют комплекс с РНК с образованием лучших катализаторов. Первая рибосома могла быть создана этим процессом, что привело к более преобладанию синтеза белка.
3. Синтезированные белки могут затем превзойти рибозимы по каталитической способности, таким образом, стать доминирующим биополимером, отводя нуклеиновые кислоты до их современного использования в качестве носителя геномной информации.

Биолог Джон Десмонд Бернал ввел термин «биопоэзис» для этого процесса и предположил, что существует ряд четко определенных «стадий», которые можно распознать при объяснении происхождения жизни:

• Этап 1: Происхождение биологических мономеров
• Этап 2: Происхождение биологических полимеров
• Этап 3: эволюция от молекул к клетке

Теорий ранней жизни: Первозданный суп

Ранняя атмосфера Земли была восстановительной атмосферой, что означало, что в ней почти не было кислорода.Считалось, что газы, которые в основном составляют атмосферу, включают метан, водород, водяной пар и аммиак. Смесь этих газов содержала много важных элементов, таких как углерод и азот, которые можно было преобразовать в аминокислоты. Поскольку аминокислоты являются строительными блоками белков, ученые считают, что объединение этих очень примитивных ингредиентов могло привести к объединению органических молекул на Земле. Это были бы предвестники жизни. Многие ученые работали над доказательством этой теории.

Первородный суп

Идея «изначального супа» возникла, когда русский ученый Александр Опарин и английский генетик Джон Холдейн независимо друг от друга придумали эту идею. Было высказано предположение, что жизнь зародилась в океанах. Опарин и Холдейн считали, что из-за смеси газов в атмосфере и энергии от ударов молнии аминокислоты могут спонтанно образовываться в океанах. Эта идея теперь известна как «исконный суп». В 1940 году Вильгельм Райх изобрел аккумулятор оргона, чтобы использовать изначальную энергию самой жизни.

Эксперимент Миллера-Юри

В 1953 году американские ученые Стэнли Миллер и Гарольд Юри проверили теорию. Они объединили атмосферные газы в количествах, которые, как считалось, содержала атмосфера ранней Земли. Затем они смоделировали океан в закрытом аппарате.

С помощью постоянных ударов молнии, имитируемых с помощью электрических искр, они смогли создать органические соединения, в том числе аминокислоты. Фактически, почти 15 процентов углерода в моделируемой атмосфере превратилось в различные органические строительные блоки всего за неделю.Этот новаторский эксперимент, казалось, доказал, что жизнь на Земле могла спонтанно образоваться из неорганических ингредиентов.

Научный скептицизм

Эксперимент Миллера-Юри требовал постоянных ударов молнии. Хотя молнии были очень распространены на ранней Земле, они не были постоянными. Это означает, что, хотя создание аминокислот и органических молекул было возможно, скорее всего, это произошло не так быстро или в больших количествах, как показал эксперимент. Само по себе это не опровергает гипотезу.Тот факт, что процесс занял бы больше времени, чем предполагает лабораторное моделирование, не отменяет того факта, что строительные блоки могли быть изготовлены. Возможно, этого не произошло за неделю, но Земля существовала более миллиарда лет до того, как образовалась известная жизнь. Это, безусловно, было в рамках времени для создания жизни.

Более серьезная возможная проблема с экспериментом с первичным супом Миллера-Юри заключается в том, что ученые теперь находят доказательства того, что атмосфера ранней Земли не была в точности такой, как Миллер и Юри моделировали в своем эксперименте.Вероятно, в первые годы существования Земли в атмосфере было гораздо меньше метана, чем считалось ранее. Поскольку метан был источником углерода в моделируемой атмосфере, это еще больше уменьшило бы количество органических молекул.

Значительный шаг

Несмотря на то, что изначальный суп на древней Земле, возможно, не был таким же, как в эксперименте Миллера-Юри, их усилия по-прежнему были очень значительными. Их изначальный эксперимент с супом доказал, что органические молекулы — строительные блоки жизни — могут быть сделаны из неорганических материалов.Это важный шаг в выяснении того, как зародилась жизнь на Земле.

Как началась жизнь? | New Scientist

Вопрос о том, как зародилась жизнь, является одним из самых глубоких в науке, и, хотя существует множество теорий, ученые до сих пор не могут прийти к единому ответу. Это продолжает оставаться темой для дискуссий, поскольку понимание происхождения жизни поможет нам понять свое место во Вселенной, а также направит наши поиски внеземной жизни.

Первой идеей, привлекшей внимание ученых, был «изначальный суп»: представление о том, что когда Земля была молодой, океаны были заполнены простыми химическими веществами, важными для жизни.В конечном итоге они сами соберутся в простые живые клетки. Эта идея была предложена в 1920-х годах двумя независимыми исследователями: Александром Опариным из СССР и британским генетиком Дж. Б. С. Холдейном.

Гипотеза первобытного супа получила решительную поддержку в 1953 году, когда молодой американский аспирант по имени Стэнли Миллер под руководством лауреата Нобелевской премии Гарольда Юри провел знаменитый эксперимент. Миллер смешал четыре простых химиката в стеклянных трубках, которые нагревали и поражали электрическими искрами, имитирующими молнию.В ходе эксперимента было получено несколько аминокислот, строительных блоков белков. Эксперимент Миллера-Юри показал, что химические вещества жизни могут образовываться естественным образом.

Однако создание жизни с нуля оказалось намного сложнее, чем предполагал эксперимент Миллера. На протяжении десятилетий было предложено несколько конкурирующих гипотез, и сегодня эта область сильно поляризована. Ученые расходятся во мнениях относительно того, какие химические компоненты жизни появились первыми, какие жизненные процессы возникли первыми и где на Земле впервые возникла жизнь.

Реклама

Под вопросом даже время возникновения жизни. Все, что мы знаем наверняка, — это то, что это произошло после того, как Земля сформировалась 4,5 миллиарда лет назад, и до 3,4 миллиарда лет назад — во время существования самых старых подтвержденных окаменелостей. Многие палеонтологи пытались сузить кругозор, идентифицируя более старые следы жизни, но эти результаты оспариваются.

Что касается местоположения, многие по-прежнему предпочитают море, но не обязательно открытое море: большинство исследователей считают, что жизнь зародилась в щелочных каналах на морском дне.Другие думают, что жизнь зародилась в прудах на суше, возможно, в геотермальных бассейнах, подобных тем, что в Йеллоустоне. Было предложено много других мест, например, лед. Меньшая часть ученых утверждает, что жизнь, должно быть, зародилась где-то во Вселенной и была перенесена на Землю, и эта идея известна как «панспермия». Тем не менее, большинство исследователей считают, что это плохо для бритвы Оккама, тем более, что внеземной жизни обнаружено не было.

Процесс, создавший жизнь

Самый сложный вопрос — это механизм, с помощью которого зародилась жизнь.Какие из многих процессов, происходящих в живых организмах, возникли первыми?

Одна из первых идей, популяризированных биохимиком Сидни Фоксом после эксперимента Миллера-Юри, заключалась в том, что аминокислоты собираются в простые белки. В современных организмах белки выполняют огромный спектр функций, в том числе действуют как ферменты, ускоряющие основные химические реакции. Однако эта гипотеза о белках в значительной степени потеряла популярность.

Гораздо более популярным является представление о том, что жизнь началась с РНК, близкого родственника ДНК, в «мире РНК».РНК может нести гены и копировать себя так же, как ДНК, но она также может сворачиваться и действовать как фермент, как белок. Идея заключалась в том, что сначала возникли организмы, основанные исключительно на РНК, и только позже они развили ДНК и белок.

Мир РНК собрал множество подтверждающих доказательств, но неясно, достаточно ли одной РНК. В последние годы некоторые исследователи предположили, что РНК действительно раскрывает свой потенциал только в сочетании с белками — и что обе должны существовать, чтобы жизнь зародилась.

Третья школа мысли состоит в том, что первые организмы были простыми каплями или пузырями. Эти «протоклетки» напоминали современные клетки в одном ключевом атрибуте: они действовали как контейнеры для всех других компонентов жизни. Более совершенные протоклетки, разработанные лауреатом Нобелевской премии биологом Джеком Шостаком, также содержат самовоспроизводящуюся РНК.

Последняя гипотеза состоит в том, что жизнь началась с серии химических реакций, которые извлекали энергию из окружающей среды и использовали эту энергию для создания молекул жизни.Эту идею «прежде всего метаболизм» отстаивал в конце 1980-х годов Гюнтер Вехтерсхойзер, немецкий химик, ставший патентным юристом. Вехтерсхойзер предвидел серию химических реакций, протекающих в кристаллах железного пирита («золото дураков»), схему, которую он назвал «миром железа и серы». Однако в наши дни эта идея была вытеснена предположением Майкла Рассела о том, что первая жизнь питалась токами электрически заряженных протонов в щелочных каналах на морском дне.

Хотя мы не можем точно знать, какой из этих сценариев разыгрался на нашей планете, успешное создание жизни из химических веществ в лаборатории, по крайней мере, скажет нам, какой из предложенных механизмов действительно работает. Майкл Маршалл

Доказательства абиогенеза | Биологический словарь

Абиогенез — это теория, согласно которой жизнь происходит из неживых существ. Спонтанное зарождение было ранней моделью абиогенеза, разработанной Аристотелем (384-322 г. до н.э.), в которой говорилось, что мухи образовались непосредственно из разлагающегося материала, а бревна породили крокодилов. Эксперименты Луи Пастера в середине 1800-х опровергли спонтанное зарождение. С того времени ученые работали над описанием более вероятных моделей абиогенеза, которые могли бы объяснить формирование жизни на Земле в течение трех лет.5 миллиардов лет назад.

Доказательства абиогенеза

Теория Опарина-Холдейна

Александр Опарин и J.B.S. Холдейн были первыми учеными, которые независимо предложили основанную на химии теорию эволюции жизни в 1920-х годах. Они оба выдвинули гипотезу о том, что ранняя атмосфера Земли состояла в основном из аммиака, воды, сероводорода, углекислого газа или монооксида и фосфата углерода и очень мало кислорода и озона. Химически это означает, что атмосфера восстанавливается, способна принимать электроны и формировать новые молекулы.Они думали, что в этих примитивных условиях источники энергии воздействия, такие как молния, ультрафиолетовое излучение или даже удар от удара, могут образовывать органические молекулы, такие как аминокислоты. Теория Опарина и Холдейна также известна как теория изначального супа.

Теория «Первородного супа» предполагает, что эти органические молекулы могли сконцентрироваться в определенных местах, например, в термальных источниках в океане или на берегах, и подверглись дальнейшей трансформации в более сложные органические молекулы, что в конечном итоге привело к появлению жизни.Работа Опарина и Холдейна заложила основу для проведения другими учеными лабораторных экспериментов для проверки этих гипотез.

Эксперимент Миллера-Юри

В 1953 году химики Гарольд Юри и Стэнли Миллер разработали экспериментальный прибор, который воспроизводил атмосферные условия на Земле, предложенные Опарином и Холдейном. Юри и Миллер заполнили камеру теплой водой, водяным паром, метаном, аммиаком и молекулярным водородом, а затем ввели в камеру импульсы электрических искр.Через неделю они проанализировали материал в камере и обнаружили множество органических молекул, включая аминокислоты, подтверждая этот аспект теории изначального супа.

На изображении выше показана экспериментальная установка, использованная Миллером и Юри в 1953 году, чтобы показать, что простые молекулы могли быть созданы на Земле около 3,5 миллиардов лет назад, используя только газы примитивной атмосферы и электричество от освещения.

Текущие исследования и дебаты об абиогенезе сейчас сосредоточены вокруг того, как и почему органические молекулы могли накапливаться в определенных областях на ранней Земле и как эти молекулы усложнялись и в конечном итоге стали самовоспроизводящейся жизнью.Астробиология, научная область, изучающая внеземную жизнь, предоставила дополнительную информацию, которая поддерживает абиогенез. Например, исследования спутника Сатурна Титана показали, что в его атмосфере нет кислорода и присутствуют органические молекулы.

Список литературы

• Абиогенез. (нет данных). В Википедия . Получено 28 мая 2017 г. с сайта https://en.wikipedia.org/wiki/Abiogenesis.
• Абиогенез. (2017, 28 мая). В энциклопедии Британская энциклопедия онлайн .Получено с https://www.britannica.com/science/abiogenesis.

Проблемы с химическим происхождением теорий жизни

ПРОБЛЕМЫ С ХИМИЧЕСКИМ ПРОИСХОЖДЕНИЕМ ТЕОРИЙ ЖИЗНИ Основано на докладах в Университете Южной Каролины, 16 апреля 93 г. и 3 апреля 95 г. Авторские права, 1998 г., Эмерсон Томас МакМаллен (примерно 11 страниц с двойным интервалом long) Abstract

Главный вопрос, касающийся происхождения жизни, заключается в том, произошло ли это естественным путем или в результате творения.В ХХ веке А.И. Опарин и Ж. Холдейн предоставил теоретическое обоснование натуралистического происхождения жизни. Предполагаемое экспериментальное свидетельство, эксперимент Миллера доминировал в дискуссиях на протяжении десятилетий, но имеет много слабых мест. Одна проблема для всех натуралистических объяснений — это источник информации в ДНК (дезоксирибонуклеиновая кислота). Каким бы ни был предложенный путь, математические расчеты показывают, что жизнь не может существовать естественным путем. Лучшее объяснение происхождения жизни, а также ее детальной генетической информации, хранящейся в сложных молекулах, — это создатель.

Предпосылки

Эксперименты Луи Пастера и других, казалось, полностью положили конец древней идее спонтанного возникновения жизни. Однако на рубеже веков спонтанное зарождение начало возвращаться в качестве научной теории. Это произошло благодаря открытиям в биохимии, особенно в области белков и вирусов. (Большинство современных биологов говорят, что вирус — не настоящая жизнь, потому что для жизни у него должна быть клетка. Некоторые описывают его «на границе живого и неживого».) Одним из людей, вдохновленных этими открытиями в области биохимии и движимого материалистическим мировоззрением, был советский биолог Александр Иванович Опарин (1894-1980). В 1920-х и 30-х годах он развил идею химического возникновения жизни. Опарин утверждал, что, смешиваясь со временем, химические вещества образуют более сложные химические вещества. Со временем они образовали еще более сложные органические химические вещества. В конце концов, появилась жизнь, но ни на каком этапе этого развития нельзя было сказать, где произошел резкий переход от неживого к живому.Жизнь возникла постепенно, в течение длительного периода времени, с химического начала. Британский ученый, Дж. Б. С. Холдейн, независимо пришел к аналогичной идее и считал, что зарождение жизни происходит в горячем разбавленном супе.

Опарин знал, что его теория не поддается опровержению. Поэтому, по мысли покойного Карла Поппера, это нельзя считать научным. В лучшем случае мы можем сказать, что он предлагал руководящую идею, поскольку она не поддается проверке (между прочим, существует проблема с большинством теорий происхождения).До 1953 года не было даже намека на научную поддержку химического появления теории жизни. Затем аспирант Стэнли Миллер опубликовал результаты эксперимента, которые, казалось, подтвердили идеи Опарина. Эксперимент Миллера доминировал в дискуссиях о химическом происхождении жизни в течение трех десятилетий.

Эксперимент Миллера

Профессор Миллера, Гарольд Юри, читал лекцию о том, как на Земле могла быть другая атмосфера, и что, возможно, жизнь образовалась из-за этой атмосферы.Миллер исследовал идею в лаборатории. Схема его устройства показана на рисунке 1. Он создал поток воды вокруг стеклянного контура, нагревая его до тех пор, пока не будут выделяться пары (B), а затем охладив (D). К водяному пару он добавил аммиак, метан и водород (E) и электрически зажег эту газовую смесь (A). Одним из продуктов возникшей реакции была желтоватая смесь, покрывающая стекло. Когда он извлек образец из воды на дне петли (отрезан в точке C) и исследовал его, Миллер обнаружил другой продукт: аминокислоты.Аминокислоты содержатся в нашем организме и являются строительными блоками для других более сложных органических материалов. Некоторые интерпретировали этот эксперимент как поддержку идеи Опарина о химическом возникновении жизни. Оказалось, что Миллер показал первый шаг в теории возникновения Опарина, которая перешла от химических веществ к простой органике. В каком-то смысле это не так уж удивительно, потому что, начиная с 1828 года с Фридрихом Велером, химики синтезировали органические соединения из неорганических веществ. В этом смысле все, что сделал Миллер, — это синтезировал органическое соединение — в этом не было ничего сенсационного.Однако уникальность этого эксперимента заключается в том, что он поддерживает теорию Опарина. В некотором смысле это одна из сильных сторон эксперимента Миллера.

Еще одна сильная сторона — то, что история может быть выведена из эксперимента Миллера: аминокислоты, смешиваясь в океанах, создают то, что было названо органическим супом. Некоторые думали, что благодаря этому органическому супу следующие шаги в теории Опарина также произошли до тех пор, пока в конце концов не появилась жизнь. Третья сильная сторона эксперимента Миллера состоит в том, что его легко понять и объяснить.Это простой эксперимент и простая аналогия: на ранней Земле была атмосфера из водорода, метана, аммиака и водяного пара. Молния образовала аминокислоты, и это стало первым шагом в зарождении жизни на Земле. Эксперимент вселяет уверенность в правдоподобность такого сценария. Это было в далеком 1953 году. С тех пор многое произошло, и это плохо сказалось на истории о натуралистическом происхождении.

Слабые стороны эксперимента Миллера

Первоначально эксперимент Миллера получил признание благодаря сильным сторонам, упомянутым выше.Однако по мере продолжения исследований возникли недостатки. Во-первых, никто не мог придумать хорошее натуралистическое объяснение крана, когда Миллер удалял аминокислоты из петли. Если кто-то не отстегивает аминокислоты, они возвращаются по петле к искре, которая затем их уничтожает. Миллер не мог оставить аминокислоты в петле; скорость разрушения искры больше, чем скорость образования, и органика никогда не накапливается. Он должен был удалить их; но какой аналог в природе для этого?

Еще большим недостатком является предположение, что ранняя атмосфера состояла из водорода, метана, аммиака и воды.Доказательств этому нет. Фактически, какие доказательства существуют (например, окисленные горные породы), указывают на то, что на ранней Земле была кислородная атмосфера. Этот факт является плохой новостью для натуралистического сценария, потому что, если в петле Миллера есть кислород, эксперимент вообще не состоится. Кислород останавливает холод. Несмотря на то, что нам нужен кислород, чтобы жить сегодня, в прошлом кислород препятствовал бы образованию аминокислот. Кроме того, атмосферный кислород сегодня образует защитный озоновый слой. Если бы в атмосфере ранней Земли не было кислорода, то не было бы озонового слоя, и ультрафиолетовые лучи хлынули бы внутрь, уничтожая любую жизнь, которая действительно существовала.Эти вредные лучи также уничтожат любую жизнь, прибывшую из космоса.

Еще одна слабость эксперимента Миллера заключается в том, что водород является самой легкой молекулой и, следовательно, обладает высокой диффузионной способностью. Гравитационное поле Земли недостаточно сильное, чтобы удерживать водород, и он легко диффундировал бы из нашей атмосферы. Так что не было бы возможности помочь в образовании аминокислот. (Только на больших планетах, таких как Юпитер и Сатурн, гравитации достаточно, чтобы удерживать водород, но это не так на меньших планетах.) Кроме того, аммиака и метана в атмосфере не осталось бы. Через несколько тысяч лет они были бы уничтожены химической реакцией, вызванной солнечным светом. Так что их тоже не было бы, чтобы приготовить предполагаемый органический суп. Солнечный свет в предполагаемой атмосфере типа Миллера подобен быку в посудной лавке — там много энергии, но большая ее часть разрушительна.

Если бы существовал органический суп, то следующей слабостью была бы чрезвычайно низкая вероятность образования ДНК (дезоксирибонуклеиновой кислоты) и других крупных сложных молекул из супа.На рисунке 2 изображена молекула ДНК. (Подробнее о ДНК см. В разделе о ДНК моей статьи «Наука и аборты»). За более чем 40 лет дальнейшие эксперименты не показали, что аминокислоты естественным образом образуют что-то более сложное. (Я дам точные вычисления для этих вероятностей в конце этой статьи.)

С образованием сложных молекул связано информационное содержание нашей ДНК. Откуда взялись генетические коды, которые нас породили? Также этот генетический код работает только при наличии рибосом, активирующих ферментов, транспортной РНК (рибонуклеиновой кислоты) и т. Д.Как все это произошло естественным образом — большая нерешенная проблема.

Одна из самых слабых сторон эксперимента Миллера (и других натуралистических объяснений) заключается в том, что он не объясняет того факта, что в нашем организме содержится только L-аминокислота. Большинство аминокислот могут иметь две разные формы: «L» и «D.» Существует левосторонняя форма аминокислоты «L» и правая форма «D.» Одна форма вращает поляризованный свет влево, другая — вправо. Они являются зеркальным отображением друг друга.Если вы посмотрите в зеркало и поднимите правую руку, изображение в зеркале поднимет левую руку. Это вы в зеркале, но есть разница — есть «ручность» по отношению к нашим зеркальным изображениям. То же самое и с этими аминокислотами. Из двадцати обычно встречающихся аминокислот девятнадцать обладают такой способностью к зеркальному отображению: их называют оптическими изомерами. Исключением является глицин — он симметричен независимо от того, как вы смотрите на него, в зеркальном отражении или прямо.

Как уже упоминалось, в нашем организме нет D-аминокислот.Это верно для всех живых существ. Единственное исключение — экзоскелет насекомых, в котором есть буква «D». В противном случае у всего живого есть «L.» Утверждение эксперимента Миллера и подобных натуралистических идей состоит в том, что они предлагают аналогию того, как могла возникнуть жизнь. Но эксперимент Миллера дает D- и L-аминокислоты примерно в соотношении 50-50. Фактически, любой способ, которым мы синтезируем аминокислоты, дает соотношение 50-50. Если бы мы вошли в лабораторию и начали смешивать химические вещества, мы бы получили смесь 50 на 50.Аналогия не работает.

Аминокислоты были обнаружены в некоторых метеоритах. Хороший вопрос будет о L- и D-аминокислотах в этих метеоритах. Каково у них соотношение L и D, если говорить о аминокислотах? Ответ примерно 50 на 50. ⁽¹⁾

Никто не придумал хорошего объяснения того, почему у нас есть только L-форма, когда встречающиеся в природе аминокислоты имеют примерно равное количество левосторонних и правосторонних аминокислот. Возможно, что поляризованный свет в туманности Ориона мог создать L-аминокислоты.(См. Science , 31 июля 1998 г.) ⁽²⁾ Одна проблема с этим сценарием состоит в том, что для того, чтобы земля насытилась, необходимо сделать огромные количества. Другое дело, как этот свет производит только «L» -аминокислоты. Конечно, это внеземное объяснение опровергает эксперимент Миллера и любые другие земные гипотезы. ⁽³⁾

Последней и самой серьезной слабостью эксперимента Миллера является сам Миллер. Он разработал эксперимент, надеясь получить аминокислоты, но первый запуск не дал их.Он вернулся к чертежной доске. Он изменил некоторые экспериментальные параметры, и второй запуск действительно дал желаемые результаты. Предполагаемая сила эксперимента состоит в том, что это возможное натуралистическое объяснение происхождения жизни. Метан, аммиак, вода и водород в эксперименте Миллера, даже несмотря на искусственно высокую чистоту, могли быть ранней атмосферой Земли. Электрическая искра может быть аналогична молнии, а жидкая вода — океанам. Если да, то какова аналогия с Миллером, разработчиком и модификатором эксперимента? Ответ — интеллект — конструктор; Бог, если хотите, нужен для возникновения жизни.Если кто-то думал, что предыдущие выводы из эксперимента Миллера были научными, то следует признать, что этот вывод о сверхъестественном существе также является научным.

ETI

Некоторые астрономы исследуют небеса с помощью радиотелескопов в поисках сигнала от внеземного разума (ETI). Они думают, что такой сигнал будет неслучайным и, следовательно, отличным от случайного шума, который они теперь получают. Это наука для поиска сообщения, содержащего значимую информацию? Научно ли делать вывод, что если такая информация будет найдена, то помимо нас есть еще один разум? Похоже, что ответ ученых положительный.Что ж, мы обнаружили неслучайную и очень значимую информацию, содержащуюся в наших кодах ДНК. Откуда эта информация? Следуя точно таким же рассуждениям, которые использовались при поиске ETI, можно утверждать, что фантастический объем исключительно подробной информации о ДНК исходит от разума, причем более высокого уровня.

Другие варианты

Из-за слабости эксперимента Миллера ученые предлагали другие теории натуралистического происхождения жизни.Одним из примеров является статья в журнале Insight от мая 1987 г., озаглавленная «Хвост эволюции». Исследования коры кометы Галлея заставили химика бросить вызов преобладающей теории эволюции жизни. Клифорд Мэтьюз из Университета Иллинойса считает, что, поскольку в комете Галлея было много цианистого водорода, значит, у ранней Земли был цианистый водород в атмосфере. Он предполагает, что солнечный свет вызвал химическую реакцию с образованием облаков цианистого водорода в атмосфере Земли.Цианид образовывал полимеры, которые хлынули в океаны. Они были преобразованы в белковые соединения, и из них возникла жизнь.

В газете Science News от 16 января 1988 г. была опубликована статья, предлагающая еще одну идею образования жизни на Земле. Джеймс А. Лейк, молекулярный биолог из Калифорнийского университета в Лос-Анджелесе, предположил, что все живые существа произошли от одноклеточного организма, который жил в источниках кипящей серы. Лейк пришел к такому выводу с помощью нового компьютеризированного метода анализа генов бактерий.Еще одно решение вопроса о происхождении жизни состоит в том, что, возможно, в формировании жизни участвовали глины, а еще одно — что, возможно, жизнь образовалась в приливных бассейнах.

Наконец, как упоминалось ранее, некоторые ученые выдвигают гипотезу о том, что жизнь возникла внеземным путем. Однако, будь то на Земле или где-то еще, мы обнаружим, что натуралистическое зарождение жизни математически невозможно.

Математические вероятности — Хойл и Крик

Однажды я участвовал в розыгрыше лотереи журнала Sports Illustrated .Если бы я выиграл, они заплатили бы мне миллион долларов без налогов двадцатью пятью частями по 40 000 долларов. В журнале мелким шрифтом указано, что шансы на выигрыш в этом году составляли один к 1,2 x 10 ⁸ . Это означает, что в среднем я выигрываю раз в 120 миллионов лет. Допустим, мне довелось прожить следующие 120 миллионов лет, и конкурс проводится каждый год. Обычно я ожидал, что выиграю только один раз. Как вы думаете, каковы шансы, что я каждый год выигрываю главный приз в течение следующих 120 миллионов лет? Звучит невозможно? По словам сэра Фреда Хойла и других, у меня фантастически больше шансов выиграть лотерею Sports Illustrated Sweepstakes 120 миллионов лет подряд, чем у жизни, формирующейся на Земле естественным путем.Хойл и Викрамасингх подсчитали чрезвычайно низкую вероятность образования фермента: один из 10 ^{40 000} — это 10 с 40 000 нулями за ним. Вероятность победы в конкурсе Sports Illustrated 120 миллионов лет подряд составляет всего 1,44 из 10 ¹⁶

Нобелевский лауреат Фрэнсис Крик также пришел к крайне низкой вероятности естественного возникновения жизни. Хойл и Викрамасингх пришли к тому же выводу, что и Крик: образование жизни где-то еще более вероятно, чем спонтанное зарождение на Земле.Крайне маловероятно, что жизнь возникла здесь, на Земле, и еще менее невероятно, если жизнь возникла где-то еще.

Крик, Хойл и Викрамасингх не единственные, кто вычисляет очень низкие математические вероятности образования жизни на Земле. Другие — Чарльз-Юджин Гай, Гарольд Дж. Моровиц, Фрэнк Б. Солсбери и Джеймс Ф. Коппедж.

Гай, Моровиц и Солсбери

Гай был швейцарским физиком, который, умер в 1942 году, сделал свои расчеты до крупных биохимических прорывов, таких как изучение ДНК.Основываясь на чрезмерном упрощении двух видов атомов, упорядоченных в белках, он пришел к вероятности 2,02 x 10 ^-321 . Об этом сообщил Пьер Леконт дю Ной в книге Human Destiny (1947), что для образования одной белковой молекулы из Земли, сотрясаемой со скоростью света, требуется 10 ²⁴³ млрд лет. Поскольку самый длинный предполагаемый возраст Земли составляет пять миллиардов лет, а для жизни необходимо более одного белка, мы фактически сталкиваемся с невозможностью.

Подход Моровица в его Energy Flow in Biology (1968) заключался в вычислении вероятности случайных флуктуаций, генерирующих достаточно энергии для образования связи, необходимой молекулам для живой клетки.Для океана правильных молекул, необходимых для создания минимальной клетки, это будет один шанс из 10 ^399,999,866 , что опять же практически невозможно.

Солсбери понял, что гены кажутся слишком уникальными, чтобы возникать случайно. Он также понял, что даже если бы гены существовали, в какой-то момент потребуется определенный фермент. Эволюционная теория предсказывает, что этот ранний фермент появился из-за случайных мутаций существующих генов. Он великодушно предположил, что 10 ²⁰ планет с океанами содержат небольшие гены ДНК длиной в 1000 нуклеотидов, которые реплицируются миллион раз в секунду с мутациями, происходящими каждый раз.Он подсчитал, что вероятность получения желаемого результата составляла один к 10 ⁴¹⁵ , что казалось ему слишком невероятным, если Земле было всего 4 миллиарда (4 x 10 ⁶ ) лет. Это создало дилемму, поскольку естественному отбору нужно что-то воздействовать. ⁽⁴⁾

Расчеты Коппеджа

Коппедж провел несколько расчетов, все из которых показали крайнюю невероятность случайного возникновения жизни. Для образования белка он предоставляет экстремальные условия, такие как скорость образования цепочек аминокислот на уровне одной трети десятимиллиардной доли секунды.(Эта уступка составляет 150 тысяч триллионов нормальной скорости.) ⁽⁵⁾

Он приходит к вероятности образования одного белка из случайного расположения аминокислот как один из 10 ²⁸⁷ . Для минимального набора из 239 белковых молекул для наименьшего теоретического срока жизни вероятность случайного образования составляет одну из 10 ^{119 879} . Для него это невозможно. ⁽⁶⁾

Coppedge осознал, что даже при крайней вероятности событий всегда можно сказать, что шанс все же есть, независимо от того, насколько малы шансы.Его ответом на этот аргумент стала работа французского эксперта по теории вероятностей Эмиля Бореля. Борель представил свой «закон случая» в книге Elements of theory of theory of Probibility (1965). Его закон гласит, что события, вероятность которых чрезвычайно мала, никогда не происходят. Насколько маленький маленький? В работе Probabilities and Life (1962) он вычисляет, что вероятность одна из 10 ¹⁵ пренебрежимо мала в земном масштабе и одна из 10 ⁵⁰ в космическом масштабе. Обсуждаемые нами вероятности намного больше одной из 10 ⁵⁰ .Если математика Бореля верна, тогда жизнь не может существовать естественным образом ни на Земле, ни во Вселенной.

Заключение

Как показывают эксперименты Пастера и других, жизнь нигде не возникает спонтанно. Кроме того, они подразумевают, что жизнь не происходила когда-либо в прошлом. Кроме того, математический подход исключает возможность естественного возникновения жизни на Земле или вне Земли. Остается только сверхъестественный вариант. Жизнь нужно было создать.Это не могло произойти случайно.

Благодарности

Рисунки 1 (от S. Miller) и 2 (от J. Watson и F. Crick) взяты из S. Glasstone, The Book of Mars , опубликованной НАСА (1968).