Приведите полученные экспериментальным путем доказательства свидетельствующие в пользу гипотезы
Гипотезы возникновение жизни на Земле – Пасечник, Швецов 9 класс (ответы)
192. Заполните таблицу “Основные гипотезы возникновения и развития жизни”
Гипотеза Основные положения гипотезы Креационизм теологическая и мировоззренческая концепции, согласно которой основные формы органического мира, человечество, планета Земля и мир в целом, рассматривается как непосредственное создание Бога, Творца Самопроизвольное зарождение жизни спонтанное зарождение существ их неживых материалов, самопроизвольное возникновение живого из неживого Пансермия гипотеза появления жизни на Земле в результате занесения из космического пространства “зародышей жизни”. Согласно пансерии, рассеянные в пространстве зародыши жизни переносятся с одного небесного тела на другое с метеоритами или под действием давления света. Данная гипотеза никак не объясняет возникновение жизни, суть ее заключается в том, что жизнь является одним из фундаментальных свойств материи Биохимическая эволюция жизнь возникла на Земле из неживой материи, в результате условий имевших место быть миллиарды лет назад. Эти условия включали наличие источника энергии, определенного температурного режима, воды и др. неорганических веществ – предшественников органических соединений. Атмосфера тогда была бескислородной. Опарин выделяет три этапа перехода неживой материи в живую:
1) синтез исходных органических соединений из неорганических веществ в условиях первичной атмосферы первобытной Земли
2) формирование в первичных водоемах из накопившийся органических соединений биополимеров, липидов, углеводородов
3) самоорганизация сложных органических соединений, возникновение нна их основе и эволюционное усовершенствование процесса обмена веществ и воспроизводства органических структур, завершающееся образование простейшей клетки
193. Объясните, почему с логической точки зрения не существует противоречия между научным и религиозным объяснением возникновения жизни.
Главный принцип научного метода – «ничего не принимай на веру». Логически не существует противоречия между научным и религиозным объяснением возникновения жизни, так как эти две сферы мышления взаимно исключают одна другую. Процесс Божественного сотворения мира мыслится как имевший место лишь единожды и поэтому недоступный для исследований. Наука занимается только теми явлениями, которые поддаются наблюдению и исследованиям. Следовательно, гипотезу Божественного сотворения мира с научной точки зрения нельзя ни доказать, ни опровергнуть
194. Приведите полученные экспериментальным путем доказательства, свидетельствующие в пользу гипотезы биохимической эволюции.
В 1953 году предположение Опарина было экспериментально подтверждено опытами Миллера. В созданной им установке были смоделированы условия, предположительно существовавшие в первичной атмосфере Земли. В результате опытов были получены аминокислоты. В дальнейшем в подобных установках были получены крупные биомолекулы из неорганических веществ, а также коацерваты
195. Как вы думаете, какая проблема является наиболее сложной в вопросе о возникновении жизни?
Наиболее сложен для объяснения вопрос: как в процессе химической эволюции произошло объединение двух функций – каталитической, присущей белкам-ферментам, и информационно-генетической, которую выполняют ДНК. Только в этом случае может произойти скачок от неживого к живому
196. Как вы думаете, почему ученые считают, что открытия, сделанные при изучении РНК, могут дать ключ к решению проблемы возникновения жизни
РНК обладает «генетической памятью», а также каталитической активностью и способностью к саморепродукции в отсутствии белковых ферментов. Возможно, эволюция шла в направлении РНК – белок – ДНК
197. Изучите текст учебника и рисунок, иллюстрирующий основные этапы развития жизни на Земле. Заполните таблицу “Основные этапы развития жизни”
Этап Что происходило химическая эволюция абиогенный синтез органических мономеров. Из оксидов серы, аммиака, водяного пара, оксидов углерода и других веществ в древней атмосфере под действием электрических разрядов, вулканической энергии и ультрафиолетового излучения образовался “первичный бульон” предбиологическая эволюция в водной среде происходили реакции полимеризации, из сложных соединений формировались белково-нуклеиново-липоидные комплексы, которые дали начало первым живым организмам – примитивным одноклеточным – и всей органической жизни биологическая эволюция возникли первые живые одноклеточные, которые были гетеротрофами, далее возникли автотрофы и фотосинтез. Организмы росли и размножались, усложняя свои структуры и обмен веществ
“Введение в общую биологию и экологию. 9 класс”. А.А. Каменский (гдз)
Вопрос 1. Основные положения гипотезы Опарина-Холдейна
Согласно теории возникновения жизни на Земле, созданной А.И. Опариным и Дж. Холдейном в 1924-1927 гг., живые тела возникли из веществ неорганической природы в три этапа:
1. На первом этапе происходило образование органических веществ из неорганических. В современных условиях возникновение живых существ из неживой природы невозможно. Абиогенное (т. е. без участия живых организмов) возникновение живой материи возможно было только в условиях древней атмосферы и отсутствия живых организмов. В состав древней атмосферы входили метан, аммиак, углекислый газ, водород, пары воды и другие неорганические соединения. Под действием мощных электрических разрядов, ультра-фиолетового излучения и высокой радиации из этих веществ могли возникать органические соединения, которые накапливались в океане, образуя «первичный бульон».
2. На втором этапе – образование из простых органических соединений в водах первичного океана белков, жиров, углеводов и нуклеиновых кислот. В «первичном бульоне» из биополимеров образовывались многомолекулярные комплексы – коацерваты. В коацерватные капли из внешней среды попадали ионы металлов, выступавшие в качестве первых катализаторов. Из огромного количества химических соединений, присутствовавших в «первичном бульоне», отбирались наиболее эффективные в каталитическом отношении комбинации молекул, что, в конечном счете, привело к появлению ферментов. На границе между коацерватами и внешней средой выстраивались молекулы липидов, что приводило к образованию примитивной клеточной мембраны.
3. Третий этап – это этап развития жизни. На этом этапе коацерваты (лат. coacervo – собираю, скапливаю), то есть коллоидные капли, в которых концентрация веществ была выше, чем в окружающем растворе, начали укрупняться и взаимодействовать друг с другом и с другими веществами. В результате взаимодействия коацерватов с нуклеиновыми кислотами образовались способные к самовоспроизведению протобионты (белковые частицы, которые включали в себя нуклеиновые кислоты), что привело к возникновению самовоспроизведения, сохранение наследственной информации и передача её последующим поколениям; с этого момента начался период органической эволюции. Следует подчеркнуть, что живые организмы – это открытые способные к самовоспроизведению системы, в которые энергия поступает извне. В связи с этим очевидно, что первые живые организмы были гетеротрофами, получавшими энергию за счет анаэробного расщепления органических соединений. Возникновение современной атмосферы прямо Связано с появлением и развитием автотрофных организмов и фотосинтеза. С момента возникновения жизни появилась и связь между биологическими, геологическими и геохимическими процессами, которые изучает созданная академиком В.И. Вернадским Наука «биогеохимия».
Вопрос 2. Какие экспериментальные доказательства можно привести в пользу данной гипотезы?
В 1953 г. эта гипотеза А. И. Опарина была экспериментально подтверждена опытами американского ученого С. Миллера (за экспериментальное получение аминокислот ему была присуждена Нобелевская премия по химии) . В созданной им установке были смоделированы условия, предположительно существовавшие в первичной атмосфере Земли. В результате опытов были получены аминокислоты. Сходные опыты многократно повторялись в различных лабораториях и позволили доказать принципиальную возможность синтеза в таких условиях практически всех мономеров основных биополимеров. В дальнейшем было установлено, что при определенных условиях из мономеров возможен синтез более сложных органических биополимеров: полипептидов, полинуклеотидов, полисахаридов и липидов. Опариным было впервые проведено Исследование химических реакций, которые могли бы вызвать без участия живых организмов образование углеводов, жиров и аминокислот, было проведено Опариным и продолжено Кальвином и др. Хотя, получение органических веществ было проведено значительно раньше, чем Опариным и его приверженцами (Вёлер синтезировал мочевину в 1828 году, Кольбе синтезировал уксусную кислоту в 1845 году, Бертло синтезировал жир в 1854 году, Бутлеров получил сахаристое вещество в 1861 году), но никто из этих учёных не проводил эксперименты в условиях, по аналогии сходных с теми, которые существовали в исторические времена на Земле (атмосфера без О2, сильное ультрафиолетовое излучение, гигантские электрические разряды).
Вопрос 3. В чем отличия гипотезы А. И. Опарина от гипотезы Дж. Холдейна?
Дж. Холдейн также выдвинул гипотезу абиогенного зарождения жизни, но, в отличие от А. И. Опарина, он отдавал первенство не белкам – коацерватным системам, способным к обмену веществ, а нуклеиновым кислотам, т. е. макромолекулярным системам, способным к самовоспроизводству.
Вопрос 4. Какие доводы приводят оппоненты, критикуя гипотезу А. И. Опарина?
Гипотеза А. И. Опарина по сути своей не объясняет механизма качественного скачка от неживого к живому.
1. Какие химические соединения называются полимерами?
Полимеры – неорганические и органические вещества, состоящие из «мономерных звеньев», соединённых в длинные макромолекулы.
2. Какое строение имеют белки? Каковы их функции в клетках?
Белки – это природные органические вещества, состоящие из аминокислот.
Белки выполняют несколько основных ролей в нашем организме:
• являются материалом для построения всех клеток, тканей и органов;
• обеспечивают иммунитет организма и выступают в качества антител;
• участвуют в пищеварительном процессе и энергетическом обмене.
3. Какие нуклеиновые кислоты вам известны? Какие функции они выполняют в клетке?
Различают два типа нуклеиновых кислот – дезоксирибонуклеиновые (сокращённо ДНК) и рибонуклеиновые (сокращённо РНК).
Нуклеиновые кислоты являются хранителями наследственной информации, переносят наследственную информацию из ядра к рибосоме, служат матрицей для сборки полипептидной цепи.
Вопросы
1. Перечислите основные положения гипотезы А. И. Опарина.
1. В современных условиях возникновение живых существ из неживой природы невозможно. Абиогенное (т. е. без участия живых организмов) возникновение живой материи возможно было только в условиях древней атмосферы и отсутствия живых организмов.
2. В состав древней атмосферы входили метан, аммиак, углекислый газ, водород, пары воды и другие неорганические соединения. Под действием мощных электрических разрядов, ультрафиолетового излучения и высокой радиации из этих веществ могли возникать органические соединения, которые накапливались в океане, образуя «первичный бульон».
3. В «первичном бульоне» из биополимеров образовывались многомолекулярные комплексы – коацерваты. В коацерватные капли из внешней среды попадали ионы металлов, выступавшие в качестве первых катализаторов. Из огромного количества химических соединений, присутствовавших в «первичном бульоне», отбирались наиболее эффективные в каталитическом отношении комбинации молекул, что в конечном счете привело к появлению ферментов. На границе между коацерватами и внешней средой выстраивались молекулы липидов, что приводило к образованию примитивной клеточной мембраны.
4. На определенном этапе белковые пробионты включили в себя нуклеиновые кислоты, создав единые комплексы, что привело к возникновению таких свойств живого, как самовоспроизведение, сохранение наследственной информации и ее передача последующим поколениям. Пробионты, у которых обмен веществ сочетался со способностью к самовоспроизведению, можно уже рассматривать как примитивные проклетки, дальнейшее развитие которых происходило по законам эволюции живой материи.
2. Какие экспериментальные доказательства можно привести в пользу данной гипотезы?
В 1953 г. эта гипотеза А. И. Опарина была экспериментально подтверждена опытами американского ученого С. Миллера. В созданной им установке были смоделированы условия, предположительно существовавшие в первичной атмосфере Земли. В результате опытов были получены аминокислоты. Сходные опыты многократно повторялись в различных лабораториях и позволили доказать принципиальную возможность синтеза в таких условиях практически всех мономеров основных биополимеров. В дальнейшем было установлено, что при определенных условиях из мономеров возможен синтез более сложных органических биополимеров: полипептидов, полинуклеотидов, полисахаридов и липидов.
3. В чём отличия гипотезы А. И. Опарина от гипотезы Дж. Холдейна?
Согласно взглядам Дж. Холдейна, впервые изложенным в 1929 г., первичной была не коацерватная система, способная к обмену веществ с окружающей средой, а макромолекулярная система, способная к самовоспроизводству. Другими словами, А. И. Опарин отдавал первенство белкам, а Дж. Холдейн – нуклеиновым кислотам.
4. Какие доводы приводят оппоненты, критикуя гипотезу А. И. Опарина?
В рамках данной гипотезы не удаётся объяснить главную проблему: как произошёл качественный скачок от неживого к живому.
5. Какая проблема, на ваш взгляд, является наиболее сложной в вопросе происхождения жизни?
Основная трудность связана с невозможностью проведения прямого эксперимента по возникновению жизни. Учёные могут лишь моделировать те условия и процессы, которые, по их мнению, могли в конечном счёте привести к появлению жизни на нашей планете.
6. Почему учёные считают, что открытия, сделанные при изучении РНК, могут дать ключ к решению проблемы возникновения жизни?
Возможно, ключ к пониманию данной проблемы дадут открытия, сделанные при изучении РНК.
Считалось, что носителем генетической информации является только ДНК, но оказалось, что РНК также обладает «генетической памятью». Более того, некоторые РНК имеют явно выраженную каталитическую активность и способны к саморепродукции в отсутствие белковых ферментов. Таким образом, древняя РНК могла совмещать в себе каталитические и информационно-генетические функции, что обеспечивало макромолекулярной системе способность к саморепродукции.
Если данное предположение верно, то, очевидно, дальнейшая эволюция шла в направлении РНК -» белок -» ДНК.
7. Какие основные этапы можно выделить в возникновении и развитии жизни на Земле?
Существует много гипотез, пытающихся объяснить возникновение и развитие жизни на нашей планете. И хотя они предлагают различные подходы к решению данной проблемы, большинство из них предполагает наличие трёх эволюционных этапов: химической, предбиологической и биологической эволюции.