Тема 6.5 Гипотезы происхождения жизни. Надорганизменные системы
Основные понятия и термины по теме: гомологичные органы, рудименты, атавизмы, аналогичные органы, переходные формы, филогенетический ряд,биогенез, абиогенез, самозарождение, креационизм, панспермия, биохимическая эволюция, коацерваты.
План изучения темы:
1. История развития взглядов на происхождение жизни.
2. Гипотеза панспермии
3. Гипотеза биохимической эволюции
4. Доказательства эволюции:
Морфологические
Эмбриологические
Палеонтологические
Биогеографические
Генетические и цитологические
План изучения темы
Краткое изложение темы:
Существует две точки зрения: биогенез- все живое произошло от живого; абиогенез- все живое произошло от неживого;
1. Выдающийся древнегреческий ученый и мыслитель Аристотель допускал возможность самозарождения организмов.
В 1661 г. итальянский естествоиспытатель и врач Ф. Реди(1626-1698)
проделал серию оригинальных опытов. Он накрывал сосуды
с мясом кисеей, чтобы на него не могли садиться мухи. На его поверхности так и не появились личинки мясных мух.
Это доказывало невозможность самозарождения насекомых.
Дж. Нидхем- исследователь из Ирландии, прокипятил мясо в закрытом сосуде, полагая, что высокая температура убьет все зародыши. Но несколько дней спустя в мясном бульоне были обнаружены микроорганизмы. Для ученых того времени это послужило доказательством зарождения живого из неживой материи.
Против выступил итальянский натуралист Л.Спалланцани (1729—1799),
проделал тот же опыт, но после кипячения запаял колбу. В этих условиях микроорганизмы не появились в сосуде.
Окончательно теория самозарождения организмов была развенчена блестящими работами французского микробиолога Луи Пастера(1822-1895). В 1862 г. Л. Пастер получил премию французской Академии наук за серию исследований, которыми ученый доказал,что брожение и гниение вызываются бактериями, а не химическими агентами.
Широкое хождение в научной среде имела концепция креационизма.
Приверженцы этой теории креационисты считали, что все живые организмы появились на Земле по воле Бога.
2. Гипотеза панспермии. В 1865 г. немецкий ученый Г.Рихтер
(1818 — 1876) предложил гипотезу панспермии. Окончательно она была сформулирована в 1895 г. шведским ученым С.Аррениусом(1859—1927). Согласно гипотезе, жизнь могла быть занесена на Землю из космоса с метеоритами и космической пылью. Это предположение основывается на данных о высокой устойчивости спор бактерий к радиации, высокому вакууму, низким (близким к абсолютному нулю) и высоким температурам.
3. Гипотеза биохимической эволюции. В 1924 г. отечественным биохимиком А.И.Опариным (1894— 1980), а спустя 5 лет английским
биохимиком и генетиком Дж.Холдейном (1892— 1964) была сформулирована гипотеза, рассматривающая жизнь как результат длительной эволюции углеродных соединений.
Согласно гипотезе химической эволюции, изложенной А. И. Опариным
в монографии «Происхождение жизни», жизнь, по-видимому,
возникла на границе моря, суши и воздуха. Примерно 4-4,5 млрд лет назад в атмосфере молодой Земли, состоящей из аммиака, метана и паров углекислоты, под действием мощных электрических разрядов могли возникнуть простейшие органические соединения.
В растворах белков и нуклеиновых кислот, в так называемом
«первичном бульоне», могли возникнуть своеобразные сгустки
химических соединений, окруженные водной оболочкой, названные коацерватами. Они способны адсорбировать различные вещества, расти и обмениваться веществами с окружающей средой, их еще нельзя считать живыми существами. Возникновение коацерватов рассматривают обычно как стадию преджизни. Со временем из этих коацерватов возникли первые клетки.
В 1953 г. американский биохимик Стенли Миллер и физик Гарольд Юри смогли экспериментально смоделировать те условия, которые существовали на Земле приблизительно 4 млрд лет назад.
В специальной установке (аппарат Миллера) они подвергли смесь метана, аммиака, воды и водорода действию электрических разрядов
В результате блестящих опытов были получены аминокислоты:
глицин, аланин, глутаминовая и аспаргиновая кислоты.
Таким образом, предположение академика А. И.Опарина подтверждалось.
4. Доказа́тельства эволю́ции — научные данные и концепции, подтверждающие происхождение всех живых существ наЗемле от общего предка.
Морфологические доказательства- основаны на сравнительно анатомических признаках.
Гомологичные органы- имеют общее происхождение и строение, но выполняют разные функции(конечности крота, кошек, летучих мышей)
Аналогичные органы- имеют разное строение и происхождение, но выполняют одинаковые функции( крылья птиц и крылья бабочек)
Рудименты- органы, утратившие своё основное значение в процессе эволюционного развития организма ( аппендикс, третье веко, дарвинов бугорок)
Атавизмы- появление у особи признаков, свойственных отдалённым предкам, но отсутствующих у ближайших( волосатость, наличие хвоста, многососковость).
Эмбриологические- у всех позвоночных животных наблюдается сходство зародышей.
«Закон зародышевого сходства» К. Бэр: чем более ранние стадии индивидуального развития исследуются, тем больше сходства обнаруживается между различными организмами.
«Биогенетический закон Мюллера, Геккеля»:Онтогенез есть быстрое и краткое повторение филогенеза.
Палеонтологические- сравнение вымерших форм с современными формами
убедительно свидетельствуют о том, что животные и растения постоянно изменялись во времени.
Переходные формы- организмы, в себе одновременно как признаки древних, так и более эволюционно молодых групп, относящихся к таксономическим (систематическим) категориям высокого ранга (семенные папоротники (переходная форма между папоротникообразными голосеменными), ихтиостеги (переходная форма между пресноводными кистеперыми рыбами и земноводными)
Филогенетические ряды- непрерывные ряды форм (от древнейших
до современных), отражающие эволюцию рассматриваемых категорий.
Отечественный зоолог В.О.Ковалевский (1842—1883) разработал
филогенетический ряд лошадей.
d)Биогеографические- основано на сравнении флоры и фауны земного шара.
Сравнение растительного и животного мира различных географических
областей позволяет разобраться в их отдаленном прошлом, предоставляет богатый материал, доказывающий эволюцию живых организмов. Сходство фауны и флоры Северной Америки и северо-востока Евразии объясняется наличием в недалеком прошлом узкого перешейка («сухопутного моста») между материками.
Такой же мост существовал между Европой и Британскими островами.
e)Генетические и цитологические-
Осуществление генетического кодирования, биосинтеза белков и нуклеиновых кислот происходит по единому для всего живого на Земле механизму. Клеточное строение характерно для подавляющего большинства организмов.
Принципы деления клеток одинаковы у всех эукариот. Это неоспоримо свидетельствует о едином плане строения и общности происхождения всех организмов.
Лабораторные работы/ Практические занятия «не предусмотрено»
Задания для самостоятельного выполнения.
1. Подготовить доклад и презентацию на тему: "Филогенетический ряд лошади»
Форма контроля самостоятельной работы:
Фронтальный опрос
Защита докладов.
Вопросы для самоконтроля по теме:
Какие существуют палеонтологические доказательства эволюции?
Какие органы называются гомологичными, какие — аналогичными?
Что доказывает наличие у животных рудиментов и атавизмов?
Каким образом данные эмбриологии могут служить доказательствами
эволюции?
Какова зависимость между индивидуальным и историческим развитием
организма?
В чем заключается суть идеи о самозарождении жизни?
Каким образом Л. Пастер доказал несостоятельность теории самозарождения организмов?
Охарактеризуйте главную идею теории химической эволюции А. И. Опарина.
Что такое коацерваты?
В чем заключается сущность гипотезы панспермии?
Охарактеризуйте представления античных философов о возникновении жизни.
Лабораторные работы/ Практические занятия «не предусмотрено»
Задания для самостоятельного выполнения.
Создать модель образования коацерватных капель и описать этот опыт.
Форма контроля самостоятельной работы:
Фронтальный опрос
Индивидуальная работа по карточкам.
Защита опытов.