Что такое гипотеза и теория в биологии
Теории, законы и закономерности биологии для ЕГЭ 2022
Теория
Теория возникновения жизни на Земле (А. И. Опарин, Дж. Холдейн, С. Фоке, С. Миллер, Г. Меллер).
Жизнь на Земле возникла абиогенным путем.
Теория эволюции (Ч. Дарвин).
Все существующие ныне многочисленные формы растений и животных произошли от существовавших ранее более простых организмов путем постепенных изменений, накапливавшихся в последовательных поколениях.
Теория естественного отбора (Ч. Дарвин).
В борьбе за существование в естественных условиях выживают наиболее приспособленные. Естественным отбором сохраняются любые жизненно важные признаки, действующие на пользу организма и вида в целом, в результате чего образуются новые формы и виды.
Мембранная теория (М. Траубе, В.Пфеффер, Ч. Овертон).
Проистекает из клеточной теории. Объясняет свойства клетки (проницаемость, способность избирательно аккумулировать вещества, способность сохранять осмотическую стабильность, и способность генерировать электрические потенциалы) свойствами ее плазматической мембраны, представленной двойным слоем фосфолипидов, пронизанных частично или полностью белками, с «натриевыми», «калиевыми» и другими (около 30 разновидностей) каналами. В настоящее время постепенно признается несостоятельной.
Законы
Гипотеза частоты гамет (Г. Мендель, 1865 г.): находящиеся в каждом организме пары альтернативных признаков не смешиваются при образовании гамет и по одному от каждой пары переходят в них в чистом виде.
Закономерности
Смотри также: теория по биологии
masterok
masterokМастерок.жж.рф
Хочу все знать
Возможно, вы слышали, как кто-то пренебрежительно отзывается об эволюции — «ведь это всего лишь теория». С другой стороны, гравитация должна быть на 100% реальной — в конце концов, это «закон». Но эти общие впечатления не совсем правильные. Слова «факт», «гипотеза», «теория» и «закон» имеют очень специфические значения в мире науки, и они не совсем соответствуют тем, которые мы используем в повседневном языке.
«Если вы уроните карандаш, он упадет на землю».
Этот довольно простой факт, но не все так просто. В науке факт — это наблюдение, которое было подтверждено так много раз, что ученые могут, во всех смыслах, принять его как «правдивое». Но ничто с научной точки зрения не является абсолютно «истинным». Вы можете сказать, что «все лебеди белые» — это факт, но всегда есть шанс, что вы увидите черного лебедя, и факт перестанет быть истинным.
Точно так же вы могли бы сказать, что по факту, каждый раз, когда вы роняете карандаш, он падает на пол, но наука оставляет место для бесконечно малой вероятности, что этого может и не произойти (например, в условиях невесомости).
«Карандаш падает, потому что сила гравитации тянет его вниз».
Гипотеза — это предварительное объяснение наблюдения, которое можно проверить. Это только отправная точка для дальнейшего расследования. Любое наблюдение обычно сопровождается множеством гипотез. Если вы заметили, что лебедь белый, ваша гипотеза может заключаться в том, что он окрашен, или его перья выцвели на солнце, или его перьям просто не хватает пигмента. Затем вы можете исследовать все эти гипотезы и найти ту, которая больше всего подтверждается доказательствами, если таковые имеются.
На протяжении всей истории было много гипотез о том, почему предметы падают, когда вы их роняете. Аристотель полагал, что это происходит потому, что материальные объекты имеют тенденцию падать по направлению к центру Вселенной, а центром Вселенной древние греки считали Землю. Ньютон рассуждал, что все связанные с Землей предметы должны притягиваться к Земле, но также все планеты должны притягиваться другими планетами, и так далее для каждого объекта во Вселенной. Его гипотеза состояла в том, что все это происходит благодаря силе притяжения, которую он назвал гравитацией.
«Каждая частица во Вселенной притягивает любую другую частицу с силой, прямо пропорциональной произведению их масс и обратно пропорциональной квадрату расстояния между ними».
В науке закон — это подробное описание какого-то явления естественного мира, обычно с участием математики. Закон всемирного тяготения Ньютона, приведенный выше, описывает с впечатляющей точностью, как материя ведет себя. Это позволяет легко предсказать, как поведет себя Луна, если она будет очень большой и близкой к своей планете, а не такой, какая она сейчас — очень маленькая и далекая. Закон все это описывает, но не объясняет почему.
«Масса и энергия вызывают искривление пространства-времени, сила гравитации возникает из-за искривления пространства-времени».
Теория — это объяснение каких-то явлений мира природы, которые подтверждены фактами, проверены гипотезами и законами. Выше приведенная цитата — упрощенный вариант общей теории относительности Эйнштейна. Ньютон сказал, что сила притяжения между двумя объектами зависит от их массы и расстояния между ними; Эйнштейн сказал, что притяжение происходит потому, что масса каждого объекта буквально искажает ткань Вселенной, и чем больше масса, тем больше искажение.
Теория — это дедушка всех научных утверждений, поэтому нет смысла говорить, что эволюция — это «просто теория».
Но, как уже было сказано, наука никогда не говорит ничего со 100-процентной уверенностью. Теория Эйнштейна не работает, когда вы применяете ее к квантовой механике, которая имеет дело с поведением крошечных субатомных частиц. В результате многие ученые выдвигают новые гипотезы о гравитации. Но это не значит, что Эйнштейн был неправ. Общая теория относительности объясняет подавляющее большинство наших наблюдений, и каждый раз, когда ученые пытались доказать, что она ошибочна, они терпели неудачу. В этом сила научной теории: она построена на достаточно прочном основании, так что, даже если вы обнаружите в ней несколько трещин, вы можете быть уверены, что структура в целом устоит.
Семь научных теорий о происхождении жизни. И пять ненаучных версий (8 фото)
1.Панспермия
Гипотеза о занесении жизни на Землю с других космических тел имеет массу авторитетных защитников. На этой позиции стоял великий немецкий ученый Герман Гельмгольц и шведский химик Сванте Аррениус, российский мыслитель Владимир Вернадский и британский лорд-физик Кельвин. Однако наука – область фактов, и после открытия космической радиации и ее губительного действия на все живое панспермия, казалось, умерла.
Но чем глубже ученые погружаются в вопрос, тем больше всплывает нюансов. Так, теперь – в том числе и поставив многочисленные эксперименты на космических аппаратах – мы с куда большей серьезностью относимся к способностям живых организмов переносить радиацию и холод, отсутствие воды и прочие «прелести» пребывания в открытом космосе. Находки всевозможных органических соединений на астероидах и кометах, в далеких газопылевых скоплениях и протопланетных облаках многочисленны и не вызывают сомнений. А вот заявления об обнаружении в них следов чего-то подозрительно напоминающего микробы остаются недоказанными.
Легко заметить, что при всей своей увлекательности теория панспермии лишь переносит вопрос о возникновении жизни в другое место и другое время. Что бы ни занесло первые организмы на Землю – случайный ли метеорит или хитрый план высокоразвитых инопланетян, они должны были где-то и как-то родиться. Пусть не здесь и гораздо дальше в прошлом – но жизнь должна была вырасти из безжизненной материи. Вопрос «Как?» остается.
1.Ненаучно: Самозарождение
Спонтанное происхождение высокоразвитой живой материи из неживой – как зарождение личинок мух в гниющем мясе – можно связать еще с Аристотелем, который обобщил мысли множества предшественников и сформировал целостную доктрину о самозарождении. Как и прочие элементы философии Аристотеля, самозарождение было доминирующей доктриной в Средневековой Европе и пользовалось определенной поддержкой вплоть до экспериментов Луи Пастера, который окончательно показал, что для появления даже личинок мух нужны мухи-родители. Не стоит путать самозарождение с современными теориями абиогенного возникновения жизни: разница между ними принципиальная.
2. Первичный бульон
Это понятие тесно связано с успевшими обрести статус классических экспериментами, поставленными в 1950-х Стэнли Миллером и Гарольдом Юри. В лаборатории ученые смоделировали условия, которые могли существовать у поверхности молодой Земли, – смесь метана, угарного газа и молекулярного водорода, многочисленные электрические разряды, ультрафиолет, – и вскоре более 10% углерода из метана перешло в форму тех или иных органических молекул. В опытах Миллера – Юри было получено больше 20 аминокислот, сахара, липиды и предшественники нуклеиновых кислот.
Современные вариации этих классических экспериментов используют куда более сложные постановки, которые точнее соответствуют условиям ранней Земли. Имитируются воздействия вулканов с их выбросами сероводорода и двуокиси серы, присутствие азота и т. д. Так ученым удается получать огромное и разнообразное количество органики – потенциальных кирпичиков потенциальной жизни. Главной проблемой этих опытов остается рацемат: изомеры оптически активных молекул (таких как аминокислоты) образуются в смеси в равных количествах, тогда как вся известная нам жизнь (за единичными и странными исключениями) включает лишь L-изомеры.
Впрочем, к этой проблеме мы еще вернемся. Здесь же стоит добавить, что недавно – в 2015 году – кембриджский профессор Джон Сазерленд (John Sutherland) со своей командой показал возможность образования всех базовых «молекул жизни», компонентов ДНК, РНК и белков из весьма нехитрого набора исходных компонентов. Главные герои этой смеси – циановодород и сероводород, не столь уж редко встречающиеся в космосе. К ним остается добавить некоторые минеральные вещества и металлы, в достаточном количестве имеющиеся на Земле, – такие как фосфаты, соли меди и железа. Ученые построили детальную схему реакций, которая вполне могла создать насыщенный «первичный бульон» для того, чтобы в нем появились полимеры и в игру вступила полноценная химическая эволюция.
3.Химическая эволюция
Теория пытается описать превращение сравнительно простых органических веществ в довольно сложные химические системы, предшественницы собственно жизни, под влиянием внешних факторов, механизмов селекции и самоорганизации. Базовой концепцией этого подхода служит «водно-углеродный шовинизм», представляющий эти два компонента (воду и углерод – NS) в качестве абсолютно необходимых и ключевых для появления и развития жизни, будь то на Земле или где-то за ее пределами. А главной проблемой остаются условия, при которых «водно-углеродный шовинизм» может развиться в весьма изощренные химические комплексы, способные – прежде всего – к саморепликации.
По одной из гипотез, первичная организация молекул могла происходить в микропорах глинистых минералов, которые выполняли структурную роль. Эту идею несколько лет назад выдвинул шотландский химик Александер Кейрнс-Смит (Alexander Graham Cairns-Smith). На их внутренней поверхности, как на матрице, могли оседать и полимеризоваться сложные биомолекулы: израильские ученые показали, что такие условия позволяют выращивать достаточно длинные белковые цепочки. Здесь же могли скапливаться нужные количества солей металлов, играющих важную роль катализаторов химических реакций. Глиняные стенки могли выполнять функции клеточных мембран, разделяя «внутреннее» пространство, в котором протекают все более сложные химические реакции, и отделяя его от внешнего хаоса.
«Матрицами» для роста полимерных молекул могли служить поверхности кристаллических минералов: пространственная структура их кристаллической решетки способна вести отбор лишь оптических изомеров одного типа – например, L-аминокислот, – решая проблему, о которой мы говорили выше. Энергию для первичного «обмена веществ» могли поставлять неорганические реакции – такие как восстановление минерала пирита (FeS2) водородом (до сульфида железа и сероводорода). В этом случае для появления сложных биомолекул не требуется ни молний, ни ультрафиолета, как в экспериментах Миллера – Юри. А значит, мы можем избавиться от вредных аспектов их действия.
4. Черные курильщики
В самом деле, ультрафиолетовое излучение на молодой Земле, атмосфера которой еще не содержала кислорода и не имела такой замечательной штуки, как озоновый слой, должно было быть убийственным для любой зарождающейся жизни. Из этого выросло предположение о том, что хрупкие предки живых организмов были вынуждены существовать где-то, скрываясь от непрерывного потока стерилизующих все и вся лучей. Например, глубоко под водой – конечно, там, где имеется достаточно минеральных веществ, перемешивания, тепла и энергии для химических реакций. И такие места нашлись.
Ближе к концу ХХ века стало ясно, что океанское дно никак не может быть пристанищем средневековых монстров: условия здесь слишком тяжелые, температура невелика, излучения нет, а редкая органика способна разве что оседать с поверхности. Фактически это обширнейшие полупустыни – за некоторыми примечательными исключениями: тут же, глубоко под водой, поблизости от выходов геотермальных источников, жизнь буквально бьет ключом. Насыщенная сульфидами черная вода горяча, активно перемешивается и содержит массу минералов.
Черные курильщики океана – весьма богатые и самобытные экосистемы: питающиеся на них бактерии используют железосерные реакции, о которых мы уже говорили. Они являются основой для вполне цветущей жизни, включая массу уникальных червей и креветок. Возможно, они были основой и зарождения жизни на планете: по крайней мере, теоретически такие системы несут в себе все необходимое для этого.
2.Ненаучно: Духи, боги, первопредки
Любые космологические мифы о происхождении мира всегда венчаются антропогоническими – о происхождении человека. И в этих фантазиях можно лишь позавидовать воображению древних авторов: по вопросу о том, из чего, как и почему возник космос, откуда и каким образом появилась жизнь – и люди, – версии звучали самые разные и почти всегда красивые. Растения, рыбы и звери вылавливались с морского дна громадным вороном, люди выползали червями из тела первопредка Паньгу, лепились из глины и пепла, рождались от браков богов и чудовищ. Все это удивительно поэтично, но к науке, конечно, не имеет никакого отношения.
5.Мир РНК
В соответствии с принципами диалектического материализма жизнь – это «единство и борьба» двух начал: изменяющейся и передающейся по наследству информации, с одной стороны, и биохимических, структурных функций – с другой. Одно без другого невозможно – и вопрос о том, с чего жизнь началась, с информации и нуклеиновых кислот или с функций и белков, остается одним из самых сложных. А одним из известных решений этой парадоксальной задачи является гипотеза «мира РНК», появившаяся еще в конце 1960-х и окончательно оформившаяся в конце 1980-х.
РНК – макромолекулы, в хранении и передаче информации не столь эффективные, как ДНК, а в выполнении ферментативных функций – не столь впечатляющие, как белки. Зато молекулы РНК способны и на то, и на другое, и до сих пор они служат передаточным звеном в информационном обмене клетки, и катализируют целый ряд реакций в ней. Белки неспособны реплицироваться без информации ДНК, а ДНК неспособна на это без белковых «умений». РНК же может быть полностью автономной: она способна катализировать собственное «размножение» – и для начала этого достаточно.
Исследования в рамках гипотезы «мира РНК» показали, что эти макромолекулы способны и к полноценной химической эволюции. Взять хотя бы наглядный пример, продемонстрированный калифорнийскими биофизиками во главе с Лесли Оргелом (Lesley Orgel): если в раствор способной к саморепликации РНК добавить бромистый этидий, служащий для этой системы ядом, блокирующим синтез РНК, то понемногу, со сменой поколений макромолекул, в смеси появляются РНК, устойчивые даже к очень высоким концентрациям токсина. Примерно так, эволюционируя, первые молекулы РНК могли найти способ синтезировать первые инструменты-белки, а затем – в комплексе с ними – «открыть» для себя и двойную спираль ДНК, идеальный носитель наследственной информации.
3.Ненаучно: Неизменность
Не более научными, нежели истории о первопредках, можно назвать и взгляды, носящие громкое имя Теории стационарного состояния. По мнению ее сторонников, никакая жизнь вовсе никогда не возникала – как не рождалась и Земля, не появлялся и космос: они просто были всегда, всегда и пребудут. Все это не более обосновано, нежели черви Паньгу: чтобы всерьез принять такую «теорию», придется забыть о бесчисленных находках палеонтологии, геологии и астрономии. А по сути, отказаться от всего грандиозного здания современной науки – но тогда, наверное, стоит отказаться и от всего того, что полагается его жителям, включая компьютеры и безболезненное лечение зубов.
6.Протоклетки
Однако простой репликации для «нормальной жизни» недостаточно: любая жизнь – это, прежде всего, пространственно изолированный участок среды, разделяющий процессы обмена, облегчающий течение одних реакций и позволяющий исключать другие. Иначе говоря, жизнь – это клетка, ограниченная полупроницаемой мембраной, состоящей из липидов. И «протоклетки» должны были появляться уже на самых ранних этапах существования жизни на Земле – первую гипотезу об их происхождении высказал хорошо знакомый нам Александр Опарин. В его представлении «протомембранами» могли служить капельки гидрофобных липидов, напоминающие желтые капли масла, плавающего в воде.
В целом идеи ученого принимаются и современной наукой, занимался этой темой и Джек Шостак, получивший за свои работы Медаль Опарина. Вместе с Катаржиной Адамалой (Katarzyna Adamala) он сумел создать своего рода модель «протоклетки», аналог мембраны которой состоял не из современных липидов, а из еще более простых органических молекул, жирных кислот, которые вполне могли накапливаться в местах возникновения первых протоорганизмов. Шостаку и Адамале удалось даже «оживить» свои структуры, добавив в среду ионы магния (стимулирующие работу РНК-полимераз) и лимонную кислоту (стабилизирующую структуру жировых мембран).
В итоге у них получилась совершенно простая, но в чем-то живая система; во всяком случае это была нормальная протоклетка, которая содержала защищенную мембраной среду для размножения РНК. С этого момента можно закрыть последнюю главу предыстории жизни – и начать первые главы ее истории. Впрочем, это уже совсем другая тема, так что мы расскажем лишь об одной, но чрезвычайно важной концепции, связанной с первыми шагами эволюции жизни и возникновением громадного разнообразия организмов.
4.Ненаучно: Вечное возвращение
«Фирменное» представление индийской философии, в западной философии связанное с трудами Иммануила Канта, Фридриха Ницше и Мирчи Элиаде. Поэтическая картина вечного странствия каждой живой души по бесконечному множеству миров и их обитателей, ее перерождения то в ничтожное насекомое, то в возвышенного поэта, а то и в существо, неизвестное нам, демона или бога. Несмотря на отсутствие идей реинкарнации, Ницше эта идея действительно близка: вечность вечна, а значит, любое событие в ней может – и должно повториться вновь. И каждое существо без конца вращается на этой карусели всеобщего возвращения, так что только голова кружится, а сама проблема первичного происхождения исчезает где-то в калейдоскопе бесчисленных повторений.
7. Эндосимбиоз
Взгляните на себя в зеркало, всмотритесь в глаза: существо, с которым вы переглядываетесь, это сложнейший гибрид, возникший в незапамятные времена. Еще в конце XIX века немецко-английский естествоиспытатель Андреас Шимпер (Andreas Schimper) заметил, что хлоропласты – органеллы растительной клетки, ответственные за фотосинтез, – реплицируются отдельно от самой клетки. Вскоре появилась гипотеза о том, что хлоропласты – это симбионты, клетки фотосинтезирующих бактерий, когда-то проглоченные хозяином – и оставшиеся жить здесь навсегда.
Разумеется, хлоропластов у нас нет, иначе бы мы могли питаться солнечным светом, как предлагают некоторые псевдорелигиозные секты. Однако в 1920-е гипотеза эндосимбиоза была расширена, включив митохондрии – органеллы, которые потребляют кислород и поставляют энергию всем нашим клеткам. К сегодняшнему дню эта гипотеза приобрела статус полновесной, многократно доказанной теории – достаточно сказать, что у митохондрий и пластид обнаружился собственный геном, более или менее независимые от клетки механизмы деления и собственные системы синтеза белка.
В природе обнаружены и другие эндосимбионты, не имеющие за плечами миллиардов лет совместной эволюции и находящиеся на менее глубоком уровне интеграции в клетке. Например, у некоторых амеб нет собственных митохондрий, зато есть включенные внутрь и выполняющие их роль бактерии. Есть гипотезы и об эндосимбиотическом происхождении других органелл – включая жгутики и реснички, и даже клеточное ядро: согласно мнению некоторых исследователей, все мы, эукариоты, стали результатом небывалого слияния между бактериями и археями. Эти версии пока не находят строгого подтверждения, однако ясно одно: едва возникнув, жизнь стала поглощать соседей – и взаимодействовать с ними, рождая новую жизнь.
5.Ненаучно: Креационизм
Само понятие креационизма возникло в XIX веке, когда этим словом стали называться сторонники различных версий появления мира и жизни, предложенных авторами Торы, Библии и других священных книг монотеистических религий. Однако по сути ничего нового в сравнении с этими книгами креационисты не предложили, раз за разом пытаясь опровергнуть строгие и основательные находки науки – а на самом деле раз за разом теряя одну позицию за другой. К сожалению, идеи современных псевдоученых-креационистов куда легче понять: на осознание теорий настоящей науки требуется-таки потратить немало усилий.
Методическая разработка «Гипотезы происхождения жизни на Земле»
Государственное бюджетное профессиональное образовательное учреждение Департамента здравоохранения города Москвы
« Медицинский колледж № 6»
Методическая разработка по теме
Гипотезы происхождения жизни на Земле
Учебная дисциплина: Биология
34.02.01 Сестринское дело
Выполнено: преподаватель биологии
Методическая разработка предназначена для проведения теоретического занятия по разделу «История развития жизни на Земле»», составлена в строгом соответствии с рабочей программой и требованиями Государственного образовательного стандарта с учётом современных требований к оформлению методических материалов.
Рецензируемый материал представлен в печатном виде объёмом 20 страниц формата А4; скомпонован в соответствии с принятой структурой в доступной и профессионально грамотной форме.
Методическая разработка содержит следующие разделы:
Введение с мотивацией темы;
Методический и контрольный блоки;
Блок самостоятельной работы;
Приложения в виде иллюстративного материала.
Цели занятия представлены в соответствии с содержанием рабочей программы. Определены пути интеграции с другими дисциплинами – историей, обществознанием, математикой.
Хронологическая структура занятия представлена в виде технологической карты, где указаны виды деятельности преподавателя и студентов на каждом этапе учебного занятия.
Контроль знаний студентов проводится по контрольным вопросам и тестовым заданиям.
Методическое пособие содержит ряд блоков для последовательного усвоения материала:
В методическом блоке представлены цели занятия, мотивация, план занятия, междисциплинарные связи, методы обучения, перечень основной и дополнительной литературы.
Информационный блок содержит информацию по теме занятия и состоит из терминологического словаря и опорного конспекта в текстовом варианте для более активного восприятия материала.
Блок контроля представлен вопросами для повторения и тестовыми заданиями. Для оценки качества решения тестовых заданий имеются эталоны ответов.
предпосылки возникновения жизни на Земле;
основные гипотезы происхождения жизни на Земле;
основные положения гипотезы А.И. Опарина, доказательства происхождения жизни абиогенным путем.
объяснять с материалистических позиций процесс возникновения жизни на Земле;
использовать новые понятия.
совершенствовать навыки самостоятельной работы студентов;
формировать интеллектуальные умения анализировать, сравнивать гипотезы происхождения жизни на Земле;
активизировать мышление студентов, умение самостоятельно делать выводы, развивать речь.
способствовать формированию коммуникативных навыков;
формировать материалистическое мировоззрение на проблему возникновения жизни на Земле.
Проблема возникновения жизни на нашей планете является одной из центральных в современном естествознании. С древнейших времён люди пытались найти ответ на этот вопрос. Являясь вечными и глобальными, эти проблемы и сегодня ещё далеки от решения. Мы располагаем доказательствами эволюции органического мира, но как происходило возникновение жизни на Земле, мы можем только предполагать. За всю историю человечество создало множество теорий и выдвинуло большое число гипотез, которые пытались объяснить, когда и как появилась жизнь на нашей планете.
ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ КАРТА ЗАНЯТИЯ
Тема занятия: Гипотезы происхождения жизни на Земле.
Вид занятия: теоретическое, комбинированное.
Специальность: 06 0501 Сестринское дело
предпосылки возникновения жизни на Земле;
основные гипотезы происхождения жизни на Земле;
основные положения гипотезы А.И. Опарина, доказательства происхождения жизни абиогенным путем.
объяснять с материалистических позиций процесс возникновения жизни на Земле;
использовать новые понятия.
совершенствование навыков самостоятельной работы, умения анализировать, делать выводы.
способствовать формированию коммуникативных навыков;
формирование материалистического мировоззрения на проблему возникновения жизни на Земле.
Обеспечиваемые: обществознание, история, философия.
Наглядные пособия: учебники, плакаты.
Раздаточный материал: тетради для самостоятельных работ.
Технические средства обучения: компьютерная мультимедийная презентация.
Биология: учебник для студ. учреждений сред проф. Образования /Н. В. Чебышев, Г. Г. Гринёва, Г. С. Гузикова и др.; под ред. Н. В. Чебышева, «Академия», 2010.
Захаров В.Б. Общая биология, М.:Дрофа,1999.
Биология. Учебное пособие для студ. мед. училищ. под ред.Ярыгина В.Н., М.: Гуманит. изд. центр ВЛАДОС,2001.
1.Биологический энциклопедический словарь. М.: Советская энциклопедия, 1986.
2.Вилли К. и Детье В. Биология,М.:Мир,1989.
3.Мамонтов С.Г. «Биология: пособие для поступающих в ВУЗы. М.: Высшая школа, 1992.
4.МедниковБ.М.Биология:формы и уровни жизни.М.:Просвещение,1994.
5.Пикеринг В.Р. Биология. Школьный курс в 120 таблицах. М.:» АСТ-Пресс»,1997.
Приветствие. Запись темы в конспект.
Приветствие. Постановка целей.
Контроль исходного уровня знаний
Беседа с преподавателем, ответы на вопросы по пройденному материалу.
Контроль и коррекция.
Изучение нового материала.
Работа у доски с презентацией и докладами.
Объяснение задания, нового материала. Контроль и коррекция знаний студентов.
Беседа с преподавателем, выполнение тестовых заданий.
Контроль и коррекция.
Рефлексия. Подведение итогов. Д/з.
Абиогенез— идея происхождения живого из неживого.
Биогенез – идея происхождения живого от живого.
Биопоэз – три основных этапа формирования жизни:
Абиогенное образование органических веществ;
Формирование биологических полимеров;
Возникновение первых организмов.
Креационизм (лат. Creatio – сотворение) – возникновение жизни как акт Творца (воля бога). Гипотезу божественного возникновения живого можно принять только на веру, так как её нельзя экспериментально проверить или опровергнуть. Следовательно, она не сожжет рассматриваться с научной точки зрения.
Самопроизвольное зарождение – живые существа могут появляться из неживой материи, например рыбы- из ила, черви – из почвы, мыши – из тряпок, мухи – из гнилого мяса, а также, что одни формы могут порождать другие, например, из плодов могут образовываться птицы и животные.
Гипотеза биохимической эволюции (Опарина – Холдейна) – эволюция углеродных соединений.
Коацерваты – сгустки органических веществ, образовавшиеся в водах древнего Мирового океана.
Гипотезы происхождения жизни на Земле
«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. »
Сегодня мы тоже попробуем «решить загадку жизни», над которой билось много умных голов. Что же такое жизнь? Жизнь — одно из сложнейших явлений природы. С глубокой древности она воспринималась как таинственная и непознаваемая — вот почему по вопросам ее происхождения всегда шла острая борьба.
Некоторые приверженцы идеалистических взглядов считают жизнь духовным, нематериальным началом, возникшим в результате божественного творения. Материалисты же, напротив, полагают, что жизнь на Земле возникла из неживой материи путем самозарождения (абиогенез) или была занесена из других миров, т.е. является порождением других живых организмов (биогенез). Происхождение жизни на нашей планете – предмет многовековых дискуссий, в которых участвовало не одно поколение человечества.
Например, Теофраст Парацельс (1493–1541) – врач, алхимик 16 века, предложил свой «рецепт» создания живых организмов. Он предлагал рецепт изготовления гомункула – «существа разумного», взять «известную человеческую жидкость» (мочу) и заставить ее гнить сначала 7 суток в запечатанной тыкве, а затем в течение сорока недель в лошадином желудке, ежедневно добавляя человеческую кровь. И в результате «произойдет настоящий живой ребенок, имеющий все члены, как дитя, родившееся от женщины, но только весьма маленького роста»
Голландский ученый Ян Ван Гельмонт в 17 веке описал свой опыт, утверждая, что живые мыши якобы зарождались у него из грязного белья и горсти пшеницы, запертых в шкафу. «Положи в горшок зерна, заткни его грязной рубашкой и жди. Что случится? Через двадцать один день появятся мыши: они зародятся из испарений слежавшегося зерна и грязной рубашки». Слайд 3
Проблема происхождения жизни на Земле приобретает все большую сложность по мере углубления наших знаний о ней.
Поставим перед собой проблемные вопросы, – как возникла жизнь на Земле, какие существуют взгляды и гипотезы происхождения жизни на Земле? Какая из них наиболее убедительна? Слайд 4
Прежде чем говорить о проблеме происхождения жизни, необходимо определиться с понятием «жизнь». Что такое жизнь? С точки зрения биоэнергетика, жизнь – это получение энергии с помощью фотосинтеза. С точки зрения теории информации, жизнь – это специфическая структура, способная к саморазмножению с затратой энергии. Кто-то скажет движения это жизнь. Но однозначного, полного определения жизни пока нет. Единственный способ описать жизнь – это перечислить основные свойства живых организмов.
Свойства живого: способность к движению, способность к росту и развитию, обмен веществ, дыхание, питание, раздражимость, размножение, клеточное строение. Слайд 5
По современным научным представлениям, жизнь — это процесс существования сложных систем, состоящих из больших органических молекул и неорганических веществ и способных самовоспроизводиться, саморазвиваться и поддерживать свое существование в результате обмена энергией и веществом с окружающей средой. Это одно из определений. Слайд 6
С глубокой древности и до нашего времени было высказано огромное количество гипотез о происхождении жизни на Земле. Во второй половине ХХ века было предложено 120 теорий и гипотез возникновения жизни, одни были самостоятельными, другие представляли собой продолжение уже существующих. Рассмотрим некоторые, часто обсуждаемые гипотезы и теории.
Давайте вспомним, что такое гипотеза, и что такое теория?
Гипотеза – предположение, имеющее недостаточное доказательство, а теория – взгляды, имеющие твердые доказательства. Поэтому мы говорим о гипотезах возникновения жизни, точного доказательства они не имеют, да и трудно это сделать, потому, что не возможно провести эксперимент, доказывающий происхождение жизни на Земле. Иногда приравнивают понятие теории и гипотезы, если речь идет о таких глобальных процессах. Слайд 7
Начертите в тетради таблицу, которую мы заполняем, слушая сообщения ребят, которые имели индивидуальные задания и подготовили их. Слушаем сообщения. Слайд 8
Гипотезы происхождения жизни на Земле
Представления о возникновении жизни
Креационизм – Божественное сотворение мира
Гипотеза самопроизвольного зарождение жизни
Гипотеза стационарного состояния
Гипотеза панспермии – космическое происхождение жизни
Гипотеза биохимической эволюции
Слушаем сообщения о возникновении жизни, и выделяем, кто предлагал и как в этой гипотезе решить вопрос происхождения жизни на Земле.
1. Креационизм – лат. слово creatio – сотворение. Слайд 9
Согласно этой религиозной концепции, имеющей древние корни, все существующее во Вселенной, в том числе жизнь, было создано единой Силой — Творцом, Богом в результате сверхъестественного творения в прошлом. Организмы, населяющие сегодня Землю, происходят от сотворенных основных типов живых существ. Сотворенные виды были с самого начала превосходно организованы и наделены способностью к некоторой изменчивости в определенных границах, в результате микроэволюции.
Традиционное христианское представление о сотворении мира, изложенное в Книге Бытия, вызывало и продолжает вызывать споры. Однако выявляемые в текстах противоречия не делают гипотезу творения менее популярной. Религия, рассматривая вопрос о происхождении жизни, ищет ответ главным образом на вопросы «с какой целью?», а не на вопрос «каким образом?». Если наука в поисках истины широко использует наблюдение и эксперимент, то богословие стремится к постижению истины через сверхъестественное откровение и веру.
Процесс божественного сотворения мира представляется как имевший место лишь единожды и поэтому недоступный для наблюдения. В связи с этим концепция творения не может быть ни доказана, ни опровергнута и существует наряду с научными гипотезами происхождения жизни.
Фактически сегодня креационизм является гипотезой, которую широко пропагандируют. Религиозные лидеры, настаивающие на принятии креационизма в качестве научной гипотезы, но эта борьба не имеет ничего общего с научной гипотезой.
И так, что мы запишем?
Жизнь на земле создана Творцом, Богом единожды, организмами, хорошо организованными и наделенными способностью к изменчивости. Слайд 10
Следующая гипотеза о возникновении жизни на Земле. Ребята запишите имена ученых, о которых вы будете слушать.
2. Гипотезы самозарождения Слайд 11
На протяжении тысячелетий люди верили в самопроизвольное зарождение жизни, считая его обычным способом появления живых существ из неживой материи. Полагали, что источником спонтанного зарождения служат либо неорганические соединения, либо гниющие органические остатки.
Эта гипотеза была распространена в Древнем Китае, Вавилоне и Египте. Идея самозарождения высказывалась также философами Древней Греции, она, по-видимому, так же стара, как и само человечество. На протяжении истории эта гипотеза видоизменялась, но по-прежнему оставалась ошибочной. Аристотель, которого часто провозглашают основателем биологии, писал, что лягушки и насекомые заводятся в сырой почве. Платон тоже говорил о самозарождении живых существ из земли в процессе гниения. В Средние века многим «удавалось» наблюдать зарождение разнообразных живых существ, таких как насекомые, черви, угри, мыши, в разлагающихся или гниющих остатках организмов. Слайд 12
Существовали такие легенды. «Послушайте историю про Бернакельского гуся. Этот гусь вырастает на обломках сосны, носящихся по морским пучинам. Вначале он имеет вид капельки смолы. Он прикрепляется клювом к дереву и выделяет для безопасности твердую скорлупу, в которой живет спокойно и беззаботно. Через некоторое время у гуся вырастают перья, и тогда он сходит с куска коры в воду и начинает плавать. А в один прекрасный день взмахивает крыльями и улетает. Еще есть на свете и такие деревья, на которых растут плоды, имеющие форму дыни. Из них появляются ягнята». Слайд 13
Эти «факты» считались убедительными, до тех пор, пока итальянский врач Франческо Реди (1626–1697) не подверг сомнению теорию спонтанного зарождения. В 1668 г. Реди проделал опыт. Он поместил мертвых змей в разные сосуды, причем одни сосуды накрыл кисеей, а другие оставил открытыми. Налетевшие мухи отложили яйца на мертвых змеях в открытых сосудах, вскоре из яиц вывелись личинки. В накрытых сосудах личинок не оказалось. Таким образом Реди доказал, что белые черви, появляющиеся в мясе змей, — личинки флорентийской мухи, и что если мясо закрыть и предотвратить доступ мух, то оно не «произведет» червей. Опровергнув концепцию самозарождения, Реди высказал мысль о том, что жизнь может возникнуть только из предшествующей жизни. Слайд 14
Подобных взглядов придерживался и голландский ученый Антони ван Левенгук (1632–1723), который, используя микроскоп, открыл мельчайшие организмы, невидимые невооруженным глазом. Это были бактерии и простейшие. Левенгук высказал мысль, что эти крошечные организмы, или «анималькулы», как он их называл, происходят от себе подобных. Слайд 15
Мнение Левенгука разделял итальянский ученый Ладзаро Спалланцани (1729–1799), который решил доказать опытным путем, что микроорганизмы, часто обнаруживаемые в мясном бульоне, самопроизвольно в нем не зарождаются. Он помещал мясной бульон в сосуды, кипятил эту жидкость на огне, после чего сосуды герметично запаивал. В итоге бульон в сосудах оставался чистым и свободным от микроорганизмов. Своими опытами Спалланцани доказал невозможность самопроизвольного зарождения микроорганизмов. Слайд 15
Запишите имена ученых, о которых вы прочитали.
Живые организмы зарождаются самопроизвольно, источником зарождения могут служить либо неорганические соединения, либо гниющие органические остатки. Слайд 17
Вернемся к первоначальному вопросу: как возникла жизнь на Земле?
Согласно этой гипотезе Земля никогда не возникала, а существовала вечно. Она всегда была способна поддерживать жизнь, а если и изменялась, то очень мало, виды животных и растений также существовали всегда. Эту гипотезу называют иногда гипотезой этернизма (от лат. eternus — вечный). Концепция вечной Вселенной, до сих пор характерна для восточных религий, таких как индуизм и буддизм. С точки зрения современных астрономических знаний эта гипотеза не рассматривается как научная.
Земля никогда не возникала, а существовала вечно. Всегда была способна поддерживать жизнь, виды животных и растений также существовали всегда. Продолжим рассматривать гипотезы возникновения жизни на Земле. Слайд 19
В чем особенность гипотезы панспермии? В чем ее смысл? Слайд 20
Я хочу дополнительно дать вам информацию о гипотезе панспермии. Слайд21, 22, 23
Имена, каких ученых мы запишем? Что мы записываем в нашу таблицу? Слайд 24
Жизнь на Землю занесена случайно или преднамеренно космическими телами или космическими пришельцами. Продолжим рассматривать гипотезы.
Биохимическая теория Слайд 25
Огромное достоинство этой теории состоит в том, что большая ее часть может быть проверена. Например, в 1953 году на установке биолога Стэнли Миллера были проведены такие опыты. Слайд 28
Первичные клетки предположительно возникли при помощи молекул жиров (липидов). Так создавался комплекс упорядоченных молекул жиров, которые за счет прибавления к ним новых молекул постепенно отграничивали от всей окружающей среды некоторое пространство, которое и стало первичной клеткой, или коацерватом — вязкая, гелеобразная капля. Коацерваты оказались способными поглощать из внешней среды различные органические вещества, что обеспечивало возможность первичного обмена веществ со средой. Иногда эту гипотезу называют коацерватная. У этой гипотезы есть сторонники и противники.
Гипотеза Опарина была лишь первым шагом в развитии биохимических представлений о возникновении жизни. Он говорил о запуске процесса химической эволюции, которая предшествует эволюции биологической.
В 1929 г. появилась статья английского биолога Д.Холдейна на ту же тему. Можно встретить информацию, что это теория химической эволюции называют еще теорией Опарина-Холдейна. Первенство в образовании жизни А.И.Опарин отдавал белкам, а Дж.Холдейн – нуклеиновым кислотам. Ученые утверждают, что на возникновение жизни в земном варианте потребовалось времени – менее одного млрд. лет. Уже около 4 млрд. лет назад существовали первые микроорганизмы, от которых произошло все многообразие форм земной жизни. Слайд 30
Гипотеза Опарина-Холдейна завоевала много сторонников. Слайд 31.
Жизнь возникла на земле абиогенным путем (из неживых элементов) и этому есть экспериментальное подтверждение. В настоящее время живое происходит только от живого (биогенное происхождение). Слайд 32.
Но в этой теории есть и недостаток: не удалось решить проблему как произошел качественный скачок от неживого к живому. Это задача будущих научных исследований.
Жизнь возникла на земле как результат длительной эволюции органических соединений, т.е. абиогенным путем (из неживых элементов), в настоящее время все живое происходит только от живого (биогенное происхождение). Слайд 33
Сделаем вывод: Мы познакомились с различными гипотезами возникновения жизни на Земле, существует 5 основных гипотез. Каждая из них имеет свои сильные и слабые стороны, но ни одна не дает точного ответа на вопрос о происхождении жизни. Гипотезы, которая могла бы стать «руководящей» и превратиться во всеобъемлющую теорию, пока еще нет.
Вернемся к проблемным вопросам:
Как возникла жизнь на Земле?
Какие существуют взгляды и гипотезы происхождения жизни на Земле? Какая из них наиболее убедительна?
Какая гипотеза понравилась вам больше всего и почему? Слайд 34
Выделяют 5 основных гипотез возникновения жизни на Земле
Наиболее убедительна гипотеза биохимической эволюции Оперина – Холдейна.
Гипотезы, которая бы точно и подробно раскрывала вопрос возникновения жизни на Земле – нет. Слайд 35
Мамонтов С.Г. Надо ли пересматривать теорию Дарвина?, Биология, 2009, №3, 2 – 9 с.
Мамонтов С.Г. Надо ли пересматривать теорию Дарвина?, Биология, 2009, №4, 22 – 28 с.
Руденко А.П. Сущность и происхождение жизни: методология проблемы, Биология в школе, 2003, №4, 5 – 11 с.
Сайты Интернет: Википедия — свободная энциклопедия