Возникновение жизни на Земле

Содержание

1.Введение………………………………………………………………………2

2. Что такое жизнь? Отличие живого, от неживого……............................3

3. Условия происхождения жизни……………………………………............5

4. Возникновение первичных организмов……………………………….….7

5. История представлений о возникновении жизни на Земле….............8 

------------ гипотезы возникновения жизни на Земле………………………9

------------ образование первичных органических соединений……….…..11

------------ что считать жизнью?.................................................................12  

------------ эволюция жизни на земле…………………………………………..14

6. Геохронологическая таблица………………………………………………17

7. Заключение…..........................................................................................18

8. Список литературы…………………………………………………..…….19 
Введение

 

  Вопрос о том, когда на Земле появилась жизнь, всегда волновал не только учёных, но и всех людей. Ответы на него содержатся в священных писаниях практически всех религий. Хотя точного научного ответа на него до сих пор нет, некоторые факты позволяют высказать более или менее обоснованные гипотезы. В Гренландии исследователями был найден образец горной породы с крошечными вкраплениями углерода. Возраст образца более 3,8 млрд. лет. Источником углерода, скорее всего, было какое-то органическое вещество - за такое время оно полностью утратило свою структуру. Учёные полагают, что этот комочек углерода может быть самым древним следом жизни на Земле.

  Происхождение жизни, возникновение живых существ - одна из центральных проблем естествознания, которая представляет как познавательный, так и научный интерес. Живые организмы в отличие от неживых имеют совокупность признаков: обмен веществ и энергии, способность к росту и развитию, размножению, к поддержанию определённого состава. Кроме того, для них характерно наличие саморегулирующейся метаболической системы (обмен веществ) и они обладают способностью к точному самовоспроизведению собственной метаболической системы (репликация ДНК, её матричное копирование и специфически детерминированный синтез белков-ферментов) и др.

  Согласно современным представлениям, жизнь - это одна из форм существования материи, закономерно возникающая при определённых условиях в процессе её развития. Однако такая концепция появилась в ожесточённой многовековой борьбе материализма с различными идеалистическими течениями. Суть различных представлений о происхождении жизни можно выразить в трёх главных концепциях. Одна из них - идеалистические религиозные представления о сотворении всего живого из неживого Творцом, другая - абиогенез¹ и третья - биогенез².

 

Что такое жизнь? Отличие живого, от неживого.

Для понимания закономерностей эволюции органического мира на Земле необходимо иметь общее представления об эволюции и основных свойствах живого. Для этого необходимо охарактеризовать живые существа с точки зрения их некоторых особенностей и выделить основные уровни организации жизни. Когда-то считалось, что живое можно отличить от неживого по таким свойствам, как обмен веществ, подвижность, раздражимость, рост, размножение, приспособляемость. Но анализ показал, что порознь все эти свойства встречаются и среди неживой природы, и поэтому не могут рассматриваться как специфические свойства живого. В одной из последних и наиболее удачных попыток живое характеризуется следующими особенностями, сформулированными Б. М. Медниковым в виде аксиом теоретической биологии: Все живые организмы оказываются единством фенотипа и программы для его построения (генотипа), передающейся по наследству из поколения в поколение (аксиома А. Вейсмана). Генетическая программа образуется матричным путем. В качестве матрицы, на которой строится ген будущего поколения, используется ген предшествующего поколения (аксиома Н. К. Кольцова). В процессе передачи из поколения в поколение генетические программы в результате различных причин изменяются случайно и не направленно, и лишь случайно такие изменения могут оказаться удачными в данной среде (1-ая аксиома Ч. Дарвина) .Случайные изменения генетических программ при становлении фенотипа многократно усиливаются (аксиома Н. В. Тимофеева-Ресовского).Многократно усиленные изменения генетических программ подвергаются отбору условиями внешней среды (2-ая аксиома Ч. Дарвина).«Дискретность и целостность - два фундаментальных свойства организации жизни на Земле. Живые объекты в природе относительно обособлены друг от друга (особи, популяции, виды). Любая особь многоклеточного животного состоит из клеток, а любая клетка и одноклеточные существа - из определенных органелл. Органеллы состоят из дискретных высокомолекулярных органических веществ, которые в свою очередь состоят из дискретных атомов и элементарных частиц. В то же время сложная организация немыслима без взаимодействия ее частей и структур - без целостности».Целостность биологических систем качественно отличается от целостности неживого, и прежде всего тем, что целостность живого поддерживается в процессе развития. Живые системы - открытые системы, они постоянно обмениваются веществами и энергией со средой. Для них характерна отрицательная энтропия (увеличение упорядоченности), увеличивающаяся, видимо, в процессе органической эволюции. Вероятно, что в живом проявляется способность к самоорганизации материи.«Среди живых систем нет двух одинаковых особей, популяция и видов. Эта уникальность проявления дискретности и целостности живого основана на замечательном явлении ковариантной редупликации.Ковариантная редупликация (самовоспроизведение с изменениями), осуществляемая на основе матричного принципа (сумма трех первых аксиом), -- это, видимо, единственное специфическое для жизни (в известной нам форме ее существования на Земле) свойство. В основе его лежит уникальная способность к самовоспроизведению основных управляющих систем (ДНК, хромосом и генов)».«Жизнь - одна из форм существования материи, закономерно возникающая при определенных условиях в процессе ее развития».Итак, что такое живое и чем оно отличается от неживого. Наиболее точное определение жизни дал около 100 лет назад Ф. Энгельс: «Жизнь есть способ существования белковых тел, и этот способ существования состоит по своему существу в постоянном самообновлении химических составных частей этих тел». Термин «белок» тогда ещё не был определён вполне точно и его относили обычно к протоплазме в целом. Сознавая неполноту своего определения, Энгельс писал: «Наша дефиниция жизни, разумеется, весьма недостаточна, поскольку она далека от того, чтобы охватить все явления жизни, а, напротив, ограничивается самыми общими и самыми простыми среди них… Чтобы получить действительно исчерпывающее представление о жизни, нам пришлось бы проследить все формы её проявления, от самой низшей до наивысшей».Кроме того, есть несколько фундаментальных отличий живого от неживого в вещественном, структурном и функциональном планах. В вещественном плане в состав живого обязательно входят высокоупорядоченные макромолекулярные органические соединения, называемые биополимерами, -- белки и нуклеиновые кислоты (ДНК и РНК). В структурном плане живое отличается от неживого клеточным строением. В функциональном плане для живых тел характерно воспроизводство самих себя. Устойчивость и воспроизведение есть и в неживых системах. Но в живых телах имеет место процесс самовоспроизведения. Не что-то воспроизводит их, а они сами. Это принципиально новый момент.

Также живые тела отличаются от неживых наличием обмена веществ, способностью к росту и развитию, активной регуляцией своего состава и функций, способностью к движению, раздражимостью, приспособленностью к среде и т. д. Неотъемлемым свойством живого является деятельность, активность. «Все живые существа должны или действовать, или погибнуть. Мышь должна находиться в постоянном движении, птица летать, рыба плавать и даже растение должно расти».Жизнь возможна лишь при определённых физических и химических условиях (температура, присутствие воды, ряда солей и т. д.). Однако прекращение жизненных процессов, например при высушивании семян или глубоком замораживании мелких организмов, не ведёт к потере жизнеспособности. Если сохраняется неповрежденной структура, она при возвращении к нормальным условиям обеспечивает восстановление жизненных процессов.Однако строго научное разграничение живого и неживого встречает определенные трудности. Так, например, вирусы вне клеток другого организма не обладают ни одним из атрибутов живого. У них есть наследственный аппарат, но отсутствуют основные необходимые для обмена веществ ферменты, и поэтому они могут расти и размножаться, лишь проникая в клетки организма-хозяина и используя его ферментные системы. В зависимости от того, какой признак мы считаем важным, мы относим вирусы к живым системам или нет.Итак, суммируя все выше сказанное, дадим определение жизни:

«Жизнь - процесс существования биологических систем (например, клетка, организм растения, животного), основу которых составляет сложные органические вещества и способные самовоспроизводиться, поддерживать свое существование в результате обмена энергией, веществом и информацией со средой.»

 

Условия происхождения жизни. 

Проблема первого появления жизни на нашей планете сейчас наукой не ставиться.

Это область философской или религиозной мысли, и ученые, которые ее касаются, обычно выходят за пределы научной работы. Они касаются этих вопросов, но и исследуют не как ученые, а как философы. Рассматривая проблему появления жизни на Земле как проблему появления биосферы, мы не только приближаемся к реальности - мы получаем новую прочную базу для научной работы, опирающуюся на огромный эмпирический материал

геологии и геохимии. Геология позволяет сейчас научно ставить вопрос о начале биосферы, а геохимия научно точно определяет условия, каким должна удовлетворять жизнь для того,

чтобы могла создаться биосфера. Необходимо иметь в виду, что говоря о появлении жизни на Земле с образованием биосферы, должно считать незыблемым принцип Реди - то великое

эмпирическое обобщение, которое было установлено в XVII в. и которое неизменно

подтверждается научным опытом и наблюдением. Его выражают: «Все живое

происходит от живого». Принцип Реди безусловно верен, но это не философский

принцип, а научное обобщение. В связи с этим его можно выразить так: «Все живое

происходит из живого в биосфере, комплекс физико-химических явлений в которой

точно ограничен и определен». Абиогенеза, согласно принципу Реди, нет и не было

в биосфере в пределах геологического времени, т. е. в пределах времени, когда

жизнь входила в организованность этой геосферы. Как уже ранее говорилось в научной литературе высказывались разные представления о начале жизни на Земле. Вот два из них. Оба не связаны с геологическим строением Земли и с ее историей. Согласно одному, жизнь

проникла на нашу планету извне, из космического пространства, может быть,

проникает в нее постоянно и непрерывно и сейчас. Согласно другому взгляду,

жизнь образовалась на Земле из мертвой (косной) материи каким-то неизвестным

путем в один из геологических древних периодов ее бытия или, может быть,

незаметно для нас непрерывно и постоянно на ней этим путем, путем

«самопроизвольного зарождения», абиогенеза, образуется, но нами этот процесс

не замечается. Эти взгляды, высказанные в такой неопределенной форме,

противоречат нашему точному знанию.

Исходя из сведения проблемы о начале жизни к проблеме о начале биосферы,

попытаемся установить условия появления биосферы и проявления в ней жизни,

обязательные для всякого представления о ее начале на нашей планете.

Здесь мы должны считаться с успехами геологии, определяющими возраст

биосферы, и сданными геохимии, исключающими некоторые из ходячих

представлений об эволюции форм жизни в пределах биосферы.

Следующие данные геологии должны быть учтены как эмпирически установленные.

Поле жизни, т. е. температура и давление, связанный с этим климат и

химический характер среды, существует непрерывно, в общем неизменно со

времени архейской эры. В течение более чем полутора миллиардов лет поле жизни

было аналогично современному.

Огромная часть архейской эры, может быть вся, была уже охвачена жизнью, в

основных чертах аналогичной современной, с ней генетически связанной.

Биосфера существовала все это время неизменно. На это указывают не только

остатки жизни, но и неизменность в течении всего этого времени процесса

выветривания, характер и парагенезис тех минералов, которые образуют биосферу

и которые теснейшим образом в своем образовании связаны с жизнью.

Жизнь и все живые организмы являются неразрывной закономерной частью

биосферы. Сама биосфера не является случайным образованием - она отвечает

определенной форме организованности. Это устойчивая динамическая система,

равновесие, установившееся в основных чертах своих с самого своего начала, т.

е. с начала или с середины архейской эры, с археозоя, неизменно действующее в

течение 1,5 млрд. лет.

В биосфере можно отличить два типа составляющего ее вещества: с одной

стороны, косное вещество, а с другой живое. Косное вещество, состоящее в

конце концов из минералов, остается в своих морфологических проявлениях, т.

е. по своему химическому составу и физическому состоянию, неизменным. Одни и

те же минералы строили его в альгонской эре и раньше, строят и теперь. Нет

новых минералов, появившихся в земной коре в течение геологического времени,

если не считать ими созданий человеческой техники.

Иное явление представляет другая составная часть биосферы - живое вещество,

вечно, в целом и отдельных своих формах меняющееся в эволюционном процессе.

Это живое вещество является носителем свободной энергии в геохимических

процессах биосферы, ее активной составной частью. Его неизменные формы, как

некоторые виды (однородные живые вещества) радиолярий, неизменные с

альгонкской эры, или Lingula - с кембрийской, являются исключением. Они

существуют в неизменном строении около миллиарда лет. Все остальные за это