Урок: Гипотезы о происхождении жизни.

Цель урока: рассмотреть различные теории происхождения жизни.

Задачи:

1.Развивать диалектико - материалистическое мировоззрение учащихся;

2. Развивать мышление учащихся, используя модельные опыты для выяснения сущности отдельных этапов происхождения жизни.

Оборудование:

 

План урока:

1. Отличия живого от неживого. Свойства живой материи. Развитие понятия «жизнь». (Беседа, актуализация знаний)_.
2. Древние и средневековые представления о зарождении жизни. Гипотезы о самопроизвольном зарождении жизни. (рассказ, учителя, беседа, презентация  слайдов с  опытами Реди и Пастера).
3. теория панспермии.( беседа)
4. Основная современная теория Опарина о самозарождении белковой жизни на нашей планете (Лекция, использование таблицы)
5. Закрепление.
6. Домашнее задание.

Ход урока:

Сегодня на уроке мы познакомимся с различными теориями  происхождения жизни на Земле.

1. 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.
 Зачитать выдержки из Библии.

 

Строки из Библии	Объяснение строк Библии
«В начале сотворил Бог небо и землю. Земля же была безвидна и пуста, и тьма над бездною, и Дух Божий носился над водою...»	Вот оно, начало происхождения нашей планеты, не взрыв, не осколок астероида или какие-то плоды гаданий материалистов. В начале земля и небо родились как идея, мысль, желание в Разуме Бога создать и осуществить в будущем строительство реальных Земли и Неба. Бог совершил это деяние, подумав: «Буду делать Землю и Небо в своем разуме», то есть спланировал их создание, также как и мы, сначала принимаем решение, рождаем мысль: «построю дачу, куплю машину», но реальных дачи и машины у нас пока нет, они только в мыслях. Поэтому Земля и Небо были безвидны и пусты, они существовали только в Разуме — в мыслях Бога, поэтому и в бездне, в космическом пространстве была тьма, там реально также ничего не существовало, только безжизненная тьма. Но вот появляется новая трудность, откуда взялась вода? «...и Дух Божий носился над водою...». И далее появляется некий свет, но не солнечный, о Солнце будет сказано на четвертый день, «И сказал Бог: да будет свет. И стал свет». Конечно, Солнце к этому времени уже было, но о процессе его создания упоминается позднее.
Рассмотрим, что произошло во второй день. В этот день был осуществлен очень важный этап грандиозных Божественных свершений: «И сказал Бог: да будет твердь посреди воды, и да отделяет она воду от воды. И создал Бог твердь, и отделил воду, которая под твердью, от воды, которая над твердью. И стало так. И назвал Бог твердь небом. И был вечер, и было утро: день вторый».	И сказал Бог: «да будет твердь посреди воды» — это Его замысел, Он решил это в Своем разуме и поручает Премудрости осуществить его. Рассмотрим поподробнее, как это было осуществлено. Источники великой бездны открылись силой Духа Божия и поток живой воды — воды духовного мира из этих источников направлен в сторону очерченной сферы будущей земли. Вода начинает наполнять эту сферу, и вот она наполнена.
Наступает третий день: «И сказал Бог: да соберется вода, которая под небом, в одно место, и да явится суша. И стало так. И назвал Бог сушу землею, а собрание вод назвал морями. И увидел Бог, что это хорошо. И сказал Бог: да произрастит земля зелень, траву, сеющую семя, дерево плодовитое, приносящее по роду своему плод, в котором семя его на земле. И стало так. И произвела земля зелень, траву, сеющую семя по роду ее, и дерево, приносящее плод, в котором семя его по роду его. И увидел Бог, что это хорошо. И был вечер, и было утро: день третий»	Создание суши и воды, появление растений
«И сказал Бог: да будут светила на тверди небесной для отделения дня от ночи, и для знамений, и времен, и дней, и годов; и да будут они светильниками на тверди небесной, чтобы светить на землю. И стало так. И создал Бог два светила великие: светило большее, для управления днем, и светило меньшее, для управления ночью, и звезды; и поставил их Бог на тверди небесной, чтобы светить на землю, и управлять днем и ночью, и отделять свет от тьмы. И увидел Бог, что это хорошо. И был вечер, и было утро: день четвёртый»	В четвертый день мы знакомимся с существованием светил и звезд, но знакомимся «телеграфно», узнаем только их предназначение. В Ветхом Завете человеку еще не нужны глубокие познания о Солнце, Луне, звездах. Позднее, когда человек, благодаря мышлению, достигнет высокого уровня разумности, он начнет познавать устройство светил на небе.
Наступает пятый день: «И сказал Бог: да произведет вода пресмыкающихся, душу живую; и птицы да полетят над землею, по тверди небесной. И сотворил Бог рыб больших и всякую душу животных пресмыкающихся, которых произвела вода, по роду их, и всякую птицу пернатую по роду ее. И увидел Бог, что это хорошо. И благословил их Бог, говоря: плодитесь и размножайтесь, и наполняйте воды в морях, и птицы да размножаются на земле. И был вечер, и было утро: день пятый»	Заселение суши и морей животными.
«И сказал Бог: да произведет земля душу живую по роду ее, скотов, и гадов, и зверей земных по роду их. И стало так. И создал Бог зверей земных по роду их, и скот по роду его, и всех гадов земных по роду их. И увидел Бог, что это хорошо». Наступил самый главный момент творения: «И сказал Бог: сотворим человека по образу Нашему, по подобию Нашему, и да владычествуют они над рыбами морскими, и над птицами небесными, и над скотом, и над всею землею, и над всеми гадами, пресмыкающимися по земле. И сотворил Бог человека по образу Своему, по образу Божию сотворил его; мужчину и женщину сотворил их. И благословил их Бог, и сказал им Бог: плодитесь и размножайтесь, и наполняйте землю, и обладайте ею, и владычествуйте над рыбами морскими и над птицами небесными, и над всяким животным, пресмыкающимся по земле».	Наступает шестой, очень важный по творениям день. Точно так же, как в пятый, и в шестой день были сотворены Премудростью по родам разумы скотов, гадов, зверей земных, совместимых с землей и пищей, производимой землей, так как среда их обитания — земля. И увидел Бог, что премудрость все исполнила хорошо.
«И совершил Бог к седьмому дню дела Свои, которые Он делал, и почил в день седьмый от всех дел Своих, которые делал. И благословил Бог седьмой день, и освятил его, ибо в оный почил от всех дел Своих, которые Бог творил и созидал».	Итак, предназначение седьмого дня — проверить все, что делалось в течение шести дней. То же и нам необходимо делать, и это благословение-предназначение войдет в десять заповедей Ветхого Завета. Шесть дней должны делать дела свои, а седьмой день проверять, не совершили ли каких ошибок-грехов, не нарушили ли Божественные законы и так далее. Отсюда и пословица: «Семь раз отмерь и один раз отрежь», ведь Бог проверял Свои деяния все шесть дней и после еще один седьмой день потратил на общую проверку Своих дел

 

2 . 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.

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

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

(демонстрация рисунков на слайдах  «Опыты Реди»)

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

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

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.

3.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^[1] 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. .

3. Гипотеза биохимической эволюции.

Сегодня мы должны с вами выяснить, в чем же сущность теории А.И.Опарина- Дж. Бернала. Мы познакомимся со следующими терминами и заслугами ученых, внесшими вклад в развитие представлений о зарождении жизни на Земле.

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).

( 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.

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

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

5-й этап. Поэтапное повторение – закрепление.

Процессы, которые привели к переходу от неживого к живому Дж. Бернал назвал биопоэзом.

Определение: Биопоэз – это переход от неживого к живому.

Этапы биопоэза должны были привести к появлению первых живых организмов.

Основные этапы биопоэза:

1. возникновение мембран у коацерватов,
2. возникновение способности к самовоспроизведению,
3. возникновение метаболизма,
4. возникновение фотосинтеза,

возникновение кислородного дыхания. мы должны сделать вывод.

Наиболее распространенной гипотезой происхождения жизни на Земле является гипотеза Опарина – Бернала.

Жизнь возникла естественным путем из неорганической материи. Биологической эволюции предшествовала химическая.Один из них Фред Хойл – астроном. Недавно он высказал мнение, что мысль о возникновении живого в результате описанных выше случайных взаимодействий молекул «столь же нелепа и неправдоподобна, как утверждение, что ураган, пронесшийся над мусорной свалкой, может, привести к сборке «Боинга-747»».

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.

Закрепление.

Домашнее задание.