Происхождение жизни: абиогенез и панспермия. Гиперцикл. Геохимический подход к проблеме

 Удивительная палеонтология. История земли и жизни на ней

Концепцию панспермии обычно упрекают в том, что она не дает принципиального ответа на вопрос о путях происхождения жизни и лишь отодвигает решение этой проблемы на неопределенный срок. При этом молчаливо подразумевается, что жизнь должна была произойти в некойPконкретной точке (или в нескольких точках) Вселенной и далее расселяться по космическому пространствуP подобно тому, как вновь возникшие виды животных и растений расселяются по Земле из района своего происхождения. В такой интерпретации гипотеза панспермии действительно выглядит просто уходом от решения поставленной задачи. Однако суть этой концепции заключается вовсе не в романтических межпланетных странствиях «зародышей жизни», а в том, что жизнь как таковая просто является одним из фундаментальных свойств материи и вопрос о «происхождении жизни» стоит в том же ряду, что и, например, вопрос о «происхождении гравитации». Легко видеть, что из двух исходных положений концепции панспермииP вечность жизни и повсеместность ее распространенияP фальсифицируемым (т.е. проверяемымP см. дополнение к главе 1) является лишь второе

 Современные представления о мегамире

Первым теоретические расчеты необходимой для ядерной реакции температуры произвел Артур Эддингтон. Немецкий физик Ганс Бете рассчитал реакции термоядерного синтеза гелия из водорода на Солнце, но прямых подтверждений пока нет, так как отсутствуют данные о внутреннем строении Солнца. Скорость движения Солнца вокруг оси галактики 250 км/с. Солнечная система совершает один полный оборот вокруг галактического центра за 180 млн. лет. Ближайшие к Солнцу звезды, а Центавра и Сириус. 4.3. Проблема жизни во вселенной. Проблема происхождения жизни во Вселенной тесно связана с проблемой возникновения жизни на Земле. Эта проблема является одной из наиболее важных, узловых проблем для формирования планетарно-космического взгляда на эволюцию в целом. Рассмотрение этой проблемы следует начинать с анализа основных концепций возникновения жизни на Земле, к которым, в первую очередь, относятся следующие. 1. Креационистская концепция (креационизм), согласно которой жизнь была создана сверхъестественным существом (существами) в определенный момент (промежуток) времени. 2. Концепция панспермии, согласно которой возможен перенос жизни в космическом пространстве с одной планеты на другую («заражение» Земли жизнью из космоса). 3. Концепция самопроизвольного зарождения - возникновение жизни из неживого вещества (неоднократное).

 Вселенная в одном атоме: Наука и духовность на служении миру

Таким образом, независимо от наших текущих научных представлений и учитывая тот факт, что современная наука имеет столь высокий авторитет в обществе, очень важно, чтобы люди, выбравшие ее своей профессией, не забывали о своем влиянии и ответственности. Наука должна постоянно стараться не допускать популяризаторского искажения своих идей, поскольку это может иметь самые печальные последствия для человечества и всего мира. Независимо от того, насколько убедительными могут быть вытекающие из дарвиновской теории представления о происхождении жизни, я, как буддист, нахожу, что они оставляют без рассмотрения важнейшие вопросы. В конце концов, с буддийской точки зрения, человеческий поиск знания и понимания собственного бытия проистекает из глубочайшего стремления обрести счастье и избежать страданий. И до тех пор, пока не будет достигнуто убедительное понимание природы и причин возникновения сознания, научные представления о происхождении жизни и Вселенной останутся неполными. 6. Проблема возникновения сознания Радость встречи, печаль расставания, богатство ярких сновидений, безмятежное спокойствие весенней прогулки, полная погруженность в состояние глубокой медитации все эти и подобные им состояния образуют сферу нашего сознательного опыта

 Проблема жизни и смерти

В этом определении жизнь представляет собой диалектическое единство трех особенностей — формы, функций, процессов, в то время как определение Ф. Энгельса является диалектическим единством двух особенностей — формы и функций. Из других определений отметим определения современных ученых: российского Челикова и канадского Селье. Согласно первому, жизнь есть способ существования специфически гетерогенного материального субстрата, универсальность и уникальность которого обусловливают целесообразное самовоспроизведение всех форм органического мира в их единстве и многообразии. По определению известного канадского биолога Г. Селье (1907—1982), жизнь — это процесс непрерывной адаптации организмов к постоянно изменяющимся условиям внешней и внутренней среды . Адаптации заключаются в поддержании структуры и функций всех ключевых систем организма при воздействии на него различных по природе факторов среды. Адаптации являются основой устойчивости и продуктивности всех организмов. В исследованиях проблемы происхождения жизни можно выделить несколько основных подходов. Прежде всего, следует упомянуть субстанциональный подход. Его развивали А.И. Опарин, Дж. Холдейн. Ключевое значение для происхождения жизни, в соответствии с этим подходом, имеет наличие определенной субстанции, определенных ее структур.

 Философия

Помимо собственно физических вопросов, непосредственно связанных, например, с отношением данной гипотезы к теории относительности А. Эйнштейна, здесь возникают и философские проблемы, и прежде всего вопросы о месте тахионов в обшей картине мира, о нарушении, переформулировке или сохранении принципа причинности, о возможности обратного направления времени и т.п. На первый взгляд, нерасчленяема и проблема происхождения жизни. Но знакомство с гипотезой Опарина - Холдейна (в ней в единстве представлены становление и эволюция обмена и эволюции генетического механизма живого), с гипотезой В. И. Гольданского (признающей возможность протекания в космическом пространстве на частицах газопылевых межзвездных облаков синтеза достаточно сложных, в том числе и полимерных, молекул), с гипотезой Ж. Моно (о невозможности возникновения жизни на Земле из-за отсутствия достаточного количества молибдена и в окрестности "молибденовых звезд"), с гипотезой "направляемой панспермии" Ф. Крика (занесения на Землю зародышей жизни из космоса) показывает их частнонаучный характер

 Концепции современного естествознания

Вследствие вращения при постепенном снижении атомы тяжелых элементов перемещались к центру, а на поверхности концентрировались атомы легких элементов (водорода, углерода, кислорода, азота). При дальнейшем охлаждении планеты появились химические соединения: метан, углекислый газ, аммиак, цианистый водород,  кислород, азот и д.р. Физич. и химич. св-ва воды и углерода позволили именно им выделится и оказатся у колыбели жизни. На этих начальных этапах сложилась и первичная атмосфера, которая носила восстановительный характер, после на ее месте образовалась вторая атмосфера, состоящая из наиболее химически активных газов. Дальнейшее снижение температуры обусловило переход ряда газообразных соединений в жидкое и твердое состояние, т.е. образование земной коры. В результате активной вулканической деятельности из внутренних слоев Земли на поверхность выносилось много раскаленной массы, содержащей углерод. Она попадала в океан и образовывала углеводородные соединения. Так на поверхности накапливались простейшие органические соединения и в конечном итоге под действием синтеза, энергии Солнца они образовали первичный бульон в котором и смогла возникнуть жизнь. Происхождение жизни. Теория панспермии. Теория вечности жизни.

 Теории эволюции

Очень важной естественнонаучной и философской проблемой является соотношение макро и микроэволюции. Здесь следует исходить из того, что более общий уровень эволюционных процессов может рассматриваться как элемент окружающей среды для менее общего уровня. Кроме того, теория эволюции – наука синтетическая по самой своей сути. В ней объединяются усилия математиков, физиков, биофизиков, биохимиков, физиологов, зоологов, ботаников, микробиологов, почвоведов и представителей многих других наук. Заключение В биологии эволюционные изменения – это те, благодаря которым потомки какой-нибудь группы организмов начинают радикально отличаться от своих предков морфологически, физиологически и психологически. Процесс эволюции на нашей планете тесно связан с процессом эволюции Вселенной и длится миллиарды лет. Этот процесс состоит из более мелких эволюционных процессов, каждый из которых продолжается миллионы лет. Проблема происхождения жизни во Вселенной тесно связана с проблемой возникновения жизни на Земле. Эта проблема является одной из наиболее важных, узловых проблем для формирования планетарно-космического взгляда на эволюцию в целом. Если в XIX в. эволюция рассматривалась только в мире живого, то в XX в. стало ясно, что эволюционирует и неживая природа.

 Концепции возникновения жизни

Но как возникла первая матрица? Хватает ли времени на возникновение первого гена - протогена - случайным путем, стохастическим перебором нуклеотидов? Вспомним, что солнечная система - Солнце со всеми планетами - сформировалась, по самым последним оценкам, 4.6 млрд. лет назад (плюс-минус 0.1 млрд.). Первые следы жизни на Земле имеют возраст более 3.8 млрд. лет. В период становления - а это значительный срок - наша планета явно не годилась для возникновения жизни. Подобные соображения воскрешают гипотезу о внеземном, космическом происхождении жизни. Гипотеза панспермии еще в прошлом веке была выдвинута Сванте Аррениусом, и суть ее можно выразить так: в вечной и бесконечной Вселенной жизнь так же вечна и бесконечна; споры, микроорганизмы - эти зародыши жизни - могут покинуть родную планету и давлением света транспортируются Бог весть куда - от планеты к планете, от звезды к звезде. У нас к идее панспермии склонялся В.И.Вернадский. Однако гипотеза достаточно слабая. Пусть во Вселенной, хотя бы в одной нашей Галактике, миллионы планет.

 Экзаменационные вопросы и билеты по концепции современного естествознания за осенний семестр 2000 года

Перечислите наиболее важные открытия, сделанные в области молекулярной биологии и молекулярной генетики. Зав. кафедрой Экзаменационный билет по предмету КОНЦЕПЦИИ СОВРЕМЕННОГО ЕСТЕСТВОЗНАНИЯ Билет № 21 Почему необходимо изучать естествознание? Назовите ученых, которые поддержали идеи гелиоцентрической системы мира. Приведите формулировку второго постулата специальной теории относительности Эйнштейна. Охарактеризуйте сущность четвертой естественно-научной революции. Какие соединения относятся к элементоорганическими? Назовите три основные гипотезы происхождения жизни на земле. Перечислите геохимические функции биосферы. Зав. кафедрой Экзаменационный билет по предмету КОНЦЕПЦИИ СОВРЕМЕННОГО ЕСТЕСТВОЗНАНИЯ Билет № 22 В чем состоит отличие естествознания как науки от специальных естественных наук? Почему Галилея считают основоположником опытного естествознания? Приведите формулировку первого постулата специальной теории относительности Эйнштейна. Какое событие считается началом отсчета времени и сколько лет назад оно произошло? Сколько химических элементов открыто в настоящее время и как называется последний из известных химических элементов? В чем состоит принцип подвижного равновесия Ле-Шателье? Опишите, на какие группы может быть осуществлено деление всего живого мира по уровню клеточной организации. Зав. кафедрой Экзаменационный билет по предмету КОНЦЕПЦИИ СОВРЕМЕННОГО ЕСТЕСТВОЗНАНИЯ Билет № 23 Что понимается под иерархичностью естественных наук? Сформулируйте закон инерции Галилея.

 Ознакомление школьников с альтернативными подходами к проблеме возникновения жизни на земле

Ознакомление школьников с альтернативными подходами к проблеме возникновения жизни на земле Л.Н.Сухорукова Известно, что целостной теории происхождения жизни в науке не существует. Имеется целый ряд идей и гипотез, высказанных ранее или развиваемых в настоящее время. Как действовать учителю биологии в сложившихся условиях? Исключить эту проблему из программы, следуя традиции изучать только устоявшееся и незыблемое? Выбрать одну гипотезу и не рассматривать другие? Сделать обзор гипотез? Изучать биологию, не затрагивая сущности и происхождения жизни, так же, как и ограничиться одной гипотезой – значит снизить познавательные возможности учащихся, интерес к учению. Опыт преподавания общей биологии показывает, что следует сделать обзор гипотез и оценить их вклад в научную картину мира. При этом важно учитывать, что всё их многообразие можно свести к двум взаимоисключающим подходам – биогенезу и абиогенезу. Сторонники биогенеза (от греч. “био” – “жизнь”, “генезис” – “происхождение”) полагали, что живое происходит только от живого. Их противники считали возможным происхождение живого от неживого, то есть в той или иной мере допускали самозарождение жизни.

 Самоорганизующаяся Вселенная

В области живого есть мало такого, что было бы твердым и жестким. Автопоэтическая структура возникает в результате взаимодействия многих процессов. Саморефе-рентность также стала ключевым понятием для нового воззрения на функции мозга . Возникли и новые объяснения происхождения жизни на Земле. Жак Моно (1971) высказал мнение, что случайная комбинация молекул дала толчок возникновению жизни как в высшей степени маловероятному результату, возможно, единственному во всей Вселенной . Ханс Кун (1973) модифицировал это положение, предложив идею случайной репродукции путем стереоспецифичности . Новый увлекательный подход признает решающую роль каталитического подкрепления и акселерации процессов, инициацию которых можно считать случайной. Те же фундаментальные принципы самоорганизации, которые допускают образование диссипативных структур, и та же нелинейная неравновесная термодинамика представляются ныне важными факторами в образовании полимеров из мономеров , в синтезе сложных нуклео-кислот и белков при саморепродукции гиперциклов .

 Происхождение и эволюция жизни

СТОЛИЧНЫЙ ГУМАНИТАРНЫЙ ИНСТИТУТ Отделение заочное Факультет: «Государственная служба и менеджмент» Специальность: «Государственное и муниципальное управление» РЕФЕРАТ по дисциплине: «Концепции современного естествознания» Тема: «Происхождение и эволюция жизни» Студент I курса Матвиенко Алексей Геннадьевич Салехард-2002                                                  ПЛАН Введение .3 Отличие живого от неживого 3 Концепции возникновения жизни 4 Вещественная основа жизни .4 Земля в период возникновения жизни .6 Начало жизни на Земле .8 Эволюция форм жизни .9 Список литературы 12 Введение. Одним из наиболее трудных и в то же время интересных в современном естествознании является вопрос о происхождении жизни. Он труден потому, что, когда наука подходит к проблемам развития как создания качественно нового, она оказывается у предела своих возможностей как отрасли культуры, основанной на доказательстве и экспериментальной проверке утверждений. Ученые сегодня не в состоянии воспроизвести процесс возникновения жизни с такой же точностью, как это было несколько миллиардов лет назад. Даже наиболее тщательно поставленный опыт будет лишь модельным экспериментом, лишенным рядом факторов, сопровождавших появление живого на Земле.

 Учение В.И. Вернадского о ноосфере

Таким образом, жизнь становится катализатором процесса развития! Он не ставил вопроса о том, каким образом на Земле возникла жизнь. Механизм панспермии мог быть лишь одной из возможных причин ее появления. По Вернадскому, наша планета и космос представляются ныне как единая система, в которой жизнь, живое вещество связывают в единое целое процессы, протекающие на Земле, с процессами космического происхождения. На протяжении всей истории Земли количество живого вещества в биосфере согласно оценкам Вернадского было практически постоянным. За счет энергии Солнца возникли так называемые геохимические циклы, или круговорот веществ в природе, в который вовлекались все новые и новые массы первичной материи. Начали возникать толщи осадочных пород, которые преобразовывались затем геологическими и геохимическими процессами. Эта грандиозная картина общепланетарного развития включала в себя и появление человека – носителя Разума, который еще раз многократно ускорил все процессы, протекающие на планете. Породив Человека, Природа «избрала» еще один могучий катализатор мирового процесса развития. Живое вещество по весу составляет ничтожную часть планеты.

 Гипотезы возникновения жизни на Земле

Государственный комитет Российской Федерации по высшему образованию Российская экономическая академия имени Г.В. Плеханова Кафедра химии РЕФЕРАТ По дисциплине «Концепции современного естествознания» на тему «Концепции зарождения жизни на земле» Студентка I курса Общеэкономического факультета Группа №9109 (дневное отделение) ЗАДКОВА Е.Н. Научный руководительМосква 1999Содержание: Введение 2 Концепция креационизма .2 Концепция спонтанного зарождения жизни .2 Концепция стационарного состояния .4 Концепция панспермии .4 Концепция биохимической эволюции .4 Возможно ли возникновение жизни на Земле сейчас? .8 Список использованной литературы 10Введение Вопросы о происхождении природы и сущности жизни издавна стали предметом интереса человека в его стремлении разобраться в окружающем мире, понять самого себя и определить свое место в природе. Происхождение жизни – одна из трех важнейших мировоззренческих проблем наряду с проблемой происхождения нашей Вселенной и проблемой происхождения человека. Многовековые исследования и попытки решения этих вопросов породили разные концепции возникновения жизни: Креационизм – божественное сотворение живого; концепция многократного самопроизвольного (спонтанного) зарождения жизни из неживого вещества (ее придерживался еще Аристотель, который считал, что живое может возникать и в результате разложения почвы); концепция стационарного состояния, в соответствии с которой жизнь существовала всегда; концепция панспермии – внеземного происхождения жизни; 5) концепция происхождения жизни на Земле в историческом прошлом в результате процессов, подчиняющихся физическим и химическим законам.Концепция креационизма Согласно креационизму, возникновение жизни на Земле не могло осуществиться естественным, объективным, закономерным образом; жизнь является следствием божественного творческого акта.

 Возникновение жизни на земле.

Абиогенез Существовало множество теорий о происхождении жизни на Земле. Часть ученых считала, что жизнь была создана Творцом, другие же полагали, что существуют некие “семена жизни”, переносимые с планеты на планету метеоритами - “теория панспермии”. Третья группа ученых считала, что жизнь зародилась сама собой, благодаря “жизненной силе”. По их мнению, эта “жизненная сила” существует везде. Идея виталистов господствовала в средние века. Теория самозарождения включала в себя то, что рыбы могли зарождаться из ила, черви из почвы, мыши из грязи, мухи из мяса и т. д. Против этой теории выступил Франческо Реди, который на основе опытов доказал не возможность существования мифической “силы жизни”. Но виталисты не сдавались, утверждая, что в опыте Реди не было доступа кислорода, а следовательно не могла проникнуть и “жизненная сила”. Независимо от Франческо Реди французский ученый Луи Постер, принимая во внимание утверждения виталистов, проделал эксперимент : он взял две колбы с S-образными горлышками, в которых содержалась питательная среда, после длительного кипячения, при котором погибали не только микроорганизмы, но их споры.

 Самоорганизация в живой и неживой природе

Существуют два подхода к проблеме самоорганизации систем, которые все чаще обсуждаются в естественно-научной и философской литературе. Это так называемые субстратный и функциональный подходы. К первому из них относят теорию происхождения жизни с вполне определенными особенностями вещественной основы биологических систем, т.е. со строго определенным составом элементов-органогенов и не менее определенной структурой входящих в живой организм химических соединений. Рациональный результат субстратного подхода к проблеме биогенеза – накопленная информация об отборе химических элементов и структур. В настоящие дни проблему самоорганизации в живой и неживой природе подробно изучает новая наука - синергетика, появившаяся в 70-е годы прошлого века и претендующая на описание движущихся сил эволюции любых объектов нашего мира. Появление синергетики в современном естествознании инициировано, скорее всего, подготовкой глобального эволюционного синтеза всех естественно-научных дисциплин. Эту тенденцию в немалой степени сдерживало такое обстоятельство, как разительная асимметрия процессов деградации и развития в живой и неживой природе.

 Гипотезы происхождения жизни на Земле

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ САНКТ-ПЕТЕРБУРГСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ИНСТИТУТ СЕРВИСА И ЭКОНОМИКИКафедра «Прикладная физика»КОНТРОЛЬНАЯ РАБОТА по курсу: «Концепции современного естествознания»по теме: « Гипотезы происхождения жизни» Выполнила: студентка 1 курса 138 группы Быкова И.Б. Преподаватель: Найдёнова С.Н.Выборг 2003 г. С О Д Е Р Ж А Н И Е : Введение . стр. 1 Концепции возникновения жизни стр. 2 Гипотеза происхождения жизни А.И. Опарина . стр. 5 Естественнонаучные представления о жизни и её эволюции стр. 8 Геологические эры и эволюция жизни стр. 10 Используемая литература . стр. 12 - 1 –ВВЕДЕНИЕ.Одним из наиболее трудных и в тоже время интересных в современном естествознании является вопрос о происхождении жизни. Он труден потому, что, когда наука подходит к проблемам развития как создания нового, она оказывается у предела своих возможностей как отрасли культуры, основанной на доказательстве и экспериментальной проверке утверждений. Учёные сегодня не в состоянии воспроизвести процесс возникновения жизни с такой же точностью, как это было несколько миллиардов лет назад. Даже наиболее тщательно поставленный опыт будет лишь модельным экспериментом, лишённым ряда факторов, сопровождавших появление живого на Земле.

 Загадка происхождения жизни: эволюция или сотворение?

Построению возможных моделей того, как давным-давно, случайно и самопроизвольно в первичном океане возникла жизнь (а также объяснению – почему до сих пор никак не удается воспроизвести этот процесс в лабораториях, не смотря на создание для этого самых благоприятных условий) посвящены сотни научных трудов. Но даже убежденные сторонники эволюции, такие как, к примеру, академик В.Е.Хаин, констатируют, что на коренные вопросы проблемы происхождения жизни "еще нет удовлетворительного ответа. И вряд ли он будет получен в обозримом будущем" (Хаин, 2003, с.48). Активный критик креационизма палеонтолог Кирилл Еськов (2000) также вынужден признать, что "пропасть, отделяющая полный набор аминокислот и нуклеотидов от простейшей по устройству бактериальной клетки в свете современных знаний стала казаться еще более непреодолимой". То есть, после 70 лет интенсивных исследований, сторонникам абиогенеза за исключением спорных теоретических построений, весьма слабо подтвержденных фактическими данными, пока предложить нечего. Понимая это, выдающийся генетик Н.В. Тимофеев-Ресовский, к примеру, имел обыкновение на все вопросы о происхождении жизни на Земле отвечать: "Я был тогда очень маленьким, и потому ничего не помню.