Концепции возникновения жизни




Концепции современной биологии

Биология – комплекс наук о живом.

Предмет биологии – жизнь во всех ее проявлениях: строение, физиология, поведение, индивидуальное и историческое развитие организмов, их взаимоотношения друг с другом и с окружающей средой, многообразие живых существ (вымерших и современных), населяющих Землю.

Основная задача биологии как науки - истолковать все явления живой природы, исходя из научных законов.

Вторую половину 20 и 21 в. называют веком биологии – такова оценка роли биологии в жизни человечества.

К настоящему времени наукой о жизни получены важные сведения, объясняющие множество жизненных процессов (фотосинтез, наследственность, синтез гормонов и т.д. и т.п.), на их основе развиваются прикладные отрасли, которые позволят человечеству решить множество его насущных проблем:

- обеспечение населения Земли продуктами питания (путем использования генетически измененных растений и животных),

- необходимыми лекарствами,

- биологически активными веществами и энергией в достаточном количестве, несмотря на рост населения и сокращение природных запасов топлива.

 

Исследования в области генетики человека, биологии клетки и клеточной инженерии открывают перспективы замещения дефектных генов у лиц с наследственными болезнями, воздействия на злокачественный рост.

Структура биологии

Современная биология включает более 100 дисциплин, возникших в разное время, и ее дифференциация продолжается.

Основные направления биологии:

1. По объектам исследования (кого изучают?):


² вирусология;

² микробиология;

² ботаника;

² зоология;

² антропология.


2. По предмету исследования (что изучают?):

² морфология и анатомия (формы и строение организмов);

² физиология (функционирование организмов);

² генетика (закономерности наследственности и изменчивости организмов);

² биология развития (закономерности индивидуального развития);

² эволюционное учение (закономерности исторического развития органического мира);

² экология (образ жизни растений и животных во взаимосвязи с окружающей средой).

3. По исследуемому уровню организации:

² молекулярная биология (молекулярный уровень);

² цитология (клеточный уровень);

² гистология (клеточный уровень);

² анатомия (уровень органов и систем);

² популяционная биология (популяционный уровень);

² биоценология (биоцентотический, биосферный уровни).

Общая биология – изучает закономерности строения и функционирования, единые для всех организмов, независимо от их систематического положения.

Причина многоплановости наук о живом – многообразие живого мира.

В настоящее время известно:

Ø 2 млн. видов животных;

Ø ≈ 0,5 млн. видов растений;

Ø несколько сот тысяч видов грибов;

Ø > 3000 видов бактерий,

причем живая природа исследована далеко не полностью, число не описанных видов ≈ 5 млн.

Основные этапы развития биологии

Главная категория в биологии – категория живого. Поэтому основные этапы развития науки связаны с изменением представлений о мире живого (происходили научные революции, т.е. смена парадигм).

I. Этап систематики (К. Линней)

II. Эволюционный этап (Ч. Дарвин)

III. Этап биологии микромира (Г. Мендель)

Критерии живого

На обыденном уровне все мы легко отличаем живое от неживого. Но дать определение понятия «жизнь» оказалось затруднительным.

Наиболее известное определение дал Ф. Энгельс:

Жизнь есть способ существования белковых тел, существенным моментом которого является постоянный обмен веществ с окружающей их внешней средой.

Это определение, данное более 100 лет назад, положено в основу современных определений. В них перечисляются основные свойства живого, причем живой организм отличает именно вся совокупность этих свойств, отсутствие хотя бы одного из них → неживое.

Свойства живого:

1. Присутствие в организме нуклеиновых кислот и белков.

2. Структурная сложность.

Уровень организации живых организмов значительно выше, чем неживых систем.

Многообразие различных метаболических реакций делает необходимым разграничение пространств, в которых они протекают. Например, жизнедеятельность клетки человека требует согласованного протекания более 10 000 реакций.

3. Постоянный обмен веществ особый способ взаимодействия с окружающей средой.

Для жизни организму необходимо поглощать в-ва из внешней среды, преобразовывать их в результате биохимических р-ций в другие в-ва и использовать в виде строительного материала для клеток. В то же время в организме происходит распад орг. в-в и удаление их наружу. Благодаря обмену в-в организм поддерживает свой хим. состав на постоянном уровне в изменяющихся условиях. Таким образом, по отношению к окружающей среде организм является открытой системой.

4. Энергозависимость.

Большая часть организмов прямо или косвенно использует солнечную энергию. Зеленые растения используют эту энергию для синтеза питательных веществ, которые потребляются как самими растениями, так и буквально всеми другими организмами. Энергия, которую получают с пищей живые организмы, используется для поддержания их существования, роста и размножения.

 

5. Раздражимость (универсальное свойство всех живых существ).

Животные обычно реагируют на раздражение (например, толчок) активно: убегают, приближаются, свертываются в клубок. Реакции растений более медленные, но не менее активные – их стебли и листья поворачиваются к свету, а корни растут вниз.

6. Рождение, сложное и упорядоченное развитие, смерть.

Кристалл растет путем добавления подобных себе или сходных единиц. У животного или растения развиваются новые ветви или новые органы, отличающиеся по структуре и химическому составу от породивших их структур.

7. Способность к размножению.

Новые организмы возникают только в результате размножения других таких же организмов.

 

8. Хранение и использование генетической информациина основе уникальных информационных макромолекул нуклеиновых кислот.

Эта информация содержится в генах организма, которые детерминируют возможные пределы развития организма. Благодаря наличию генетической информации организм способен восстанавливать утраченные части (регенерация).

9. Адаптированность к своей среде.

Живые организмы хорошо соответствуют своему образу жизни. Особенности строения, функций и поведения данного организма, соответствующие его образу жизни, называются адаптациями.

10. Включенность организмов в процесс эволюции.

Благодаря этому жизнь как особое явление материального мира сохраняется на протяжении более 3 млрд. лет.

 

11. Существование отдельных организмов лишь во взаимодействии с другими в составе особых сообществ – биоценозов.

 

Т.е. в упрощенном варианте можно сказать: живые организмы питаются, дышат, растут, размножаются, распространяются в природе, а неживые – нет.

Правда, если делать строго научное разграничение живого и неживого, иногда возникают трудности: вирусы – как бы переходная форма от неживого к живому, т.к. вне клеток другого организма они не обладают атрибутами живого.

Т.о., Жизнь – это форма существования сложных открытых систем, способных к самоорганизации и самовоспроизведению.

Вещественную основу этих систем составляют хирально чистые белки, нуклеиновые кислоты и фосфорорганические соединения.

Органические молекулы существуют в двух формах: правой и левой – как бы зеркальное отражение, правая и левая руки. В неживой природе они находятся в соотношении 1:1. Белки живого содержат только «левые» АК, НК – только «правые» сахара. Причина – не изучена.

Концепции возникновения жизни

Проблема происхождения жизни на Земле волновала человечество всегда, поэтому на этот счет существует множество гипотез. Однако все это многообразие можно свести к двум противоположным точкам зрения на вопрос:

² Теории биогенеза (био – жизнь, генезис – происхождение) – все живое происходит только от живого.

² Теории абиогенеза – возможность происхождения живого от неживого, т.е. допускается возможность самозарождения.

 

1. Концепция креационизма (на основе толкования Библии) – животный, растительный мир и человек во всей красе и многообразии были созданы Богом за 7 дней (на основе анализа возрастов и родственных связей людей, упоминаемых в Библии, это произошло в 9 часов утра 26 октября 4004 г. до н. э.). Это умозрительная гипотеза, основанная на вере, в современной науке не находит подтверждения (однако до сих пор пользуется большой популярностью).

 

2. Концепция многократного самопроизвольного зарождения жизни из неживого вещества.

Выдвинута в древности в Китае и в Египте; позднее поддерживали крупные ученые античности (Аристотель, Платон) и более позднего времени (Коперник, Галилей, Бэкон, Декарт, Гегель, Ламарк); из-за их авторитета эта идея просуществовала довольно долго.

Согласно Аристотелю, частицы вещества содержат «активное начало», дающее возможность зародиться живому. Например, лягушки и насекомые при определенных условиях заводятся в сырой почве, черви и водоросли – в стоячей воде, личинки мух – в протухшем мясе.

Такую возможность самозарождения жизни допускали многие ученые до середины 19 в.: «Возьмите кувшин, набейте туда грязного, желательно потного белья, засыпьте сверху пшеницей, и через 3 недели в нем появятся мыши».

 

В 1688 г. – опыт Ф. Реди – опытным путем доказал невозможность самозарождения (один из сосудов с мясом покрыл кисееймухи не самозарождались – «все живое от живого»).

В конце 17 в., с изобретением микроскопа, были открыты микроорганизмы, и споры о самозарождении живого вспыхнули с новой силой (т.к. микроорганизмы появлялись «сами по себе» практически в любых жидкостях).

Например, опыт Нидхэма: кипятил мясо в сосуде, затем закрыл - обнаружил микроорганизмы → доказано самозарождение бактерий! (в те времена не было известно, что некоторые бактерии и их споры выдерживают кипячение).

Опыт Спалланцани: Кипятил мясо в заранее закрытом сосуде → организмы не самозарождались.

 

Сторонники теории самозарождения (виталисты) считали, что в живых организмах есть особая «жизненная сила», которую достаточно «вдохнуть», и неживое станет живым. Спалланцани в своем опыте перекрыл доступ жизненной силе.

 

В 19 в. – опыт Л. Пастера: Кипятил бульон для микроорганизмов в специальной колбе – доступ «жизненной силе» был открыт, но организмы не зарождались, т.к. бактерии оседали в колене трубки (при наклоне колбы, когда бульон омывал колено, бактерии появлялись) – окончательное опровержение теории самозарождения.

 

К 70-м гг. 19 в. большинство ученых признали, что самопроизвольное возникновение жизни из неживого невозможно.

3. Концепция панспермии (пан – общность, сперма – семя → всеобщность распространения семян жизни) – микроорганизмы или их споры переносятся в космосе давлением солнечного света от планеты к планете. Найдя подходящие условия, они размножаются и эволюционируют от простых форм к сложным. Сформулировали в конце 19 в. Либих, Аррениус, Вернадский и др.

 

Позднее было выяснено, что условия в космосе губительны для живого (холод, вакуум, опасные излучения звезд – доказано опытами).

Хойл – считал, что пылинки жизни могут транспортироваться на кометах. При задевании хвостом атмосферы планеты микроорганизмы попадают в благоприятные условия и развиваются.

Теория инопланетного эксперимента:

Жизнь существует на многих планетах Вселенной, причем есть «добрые» и «злые» цивилизации, ведущие борьбу друг с другом. Одна из «добрых» (цивилизация «садовников») – её существа обладают огромным количеством знаний и много путешествуют в космосе. Их задача – заселить подходящие для жизни планеты и воспитать на них «добрые» цивилизации для уничтожения зла во Вселенной (по своему «образу и подобию», иначе будет невозможно объединение разумов). Попытка создать цивилизацию на Марсе не удалась, т.к. там похолодало. Считается, что «садовники» наблюдают за развитием жизни, пока не станет возможным контакт. Иногда (в критических случаях) вмешиваются в процесс – устроили гибель динозавров, которые могли развиться и заполнить все экологические ниши (не подходили для целей садовников, т.к. не обладали разумом). Др. пример вмешательства – египетские пирамиды (и сейчас их св-ва остаются загадкой) – на Марсе в таком же месте (29º с.ш.) обнаружены похожие группы гор.

 

В любом случае, теория панспермии не дает ответа на вопрос о происхождении жизни: если жизнь возникла не на Земле, то как она возникла вне ее?

 

4. Концепция стационарного состояния – жизнь существовала всегда. После Б. Взрыва на ранних этапах эволюции Вселенной в процессе появления вещества сразу произошло его разделение на живое и неживое → жизнь существует столько же времени, сколько и весь космос (а как же t в 3000 К на ранних этапах эволюции?).

 



Поделиться:




Поиск по сайту

©2015-2024 poisk-ru.ru
Все права принадлежать их авторам. Данный сайт не претендует на авторства, а предоставляет бесплатное использование.
Дата создания страницы: 2016-08-07 Нарушение авторских прав и Нарушение персональных данных


Поиск по сайту: