Развитие представлений о возникновении жизни на Земле

Урок биологии в 11 классе
Учитель: Дудина Ольга Николаевна
Развитие представлений о возникновении жизни на Земле
Цель урока: Ознакомление учащихся с различными взглядами на происхождение жизни
на Земле.
Задачи:
1.Раскрыть сущность жизни. Выявить отличия живого от неживого.
2.Совершенствовать умения работать с дополнительной литературой, самостоятельно
выбирать нужный материал при составлении сообщений.
3.Продолжить формирование умений сравнивать и делать выводы. Расширять кругозор и
эрудицию.
4.Воспитывать умение дискутировать, отстаивать свою точку зрения по той или иной
проблеме.
Оборудование:

презентация.

текстовые документы с описанием известных теорий возникновения жизни на
земле, графические файлы с иллюстрациями (на электронных носителях).
Предварительная подготовка:
Самостоятельная работа учащихся по сбору информации на тему: “Теории и гипотезы
происхождения жизни на Земле. Авторы теорий и гипотез возникновения жизни”.
Подготовка текстовых документов и иллюстраций на электронных носителях.
Ход урока:
Урок начинается с показа слайдов, на кот. изображен процесс появления и развития
жизни на Земле.
Вопрос: Какой процесс иллюстрируют нам данные слайды?
Ответ учащихся: процесс появления и развития жизни на Земле.
Вопрос: Можем ли мы дать однозначный ответ на вопрос о том, как появилась жизнь на
нашей планете? Почему?
Ответы учащихся:
Вопрос: Сформулируйте тему нашего урока.
Ответ: Развитие представлений о возникновении жизни на Земле.
Вопрос: Что мы с вами сегодня должны изучить?
Ответы учащихся: 1. Раскроем сущность жизни.
2.Выявим отличия живого от неживого.
3.Познакомимся с различными взглядами на происхождение жизни на Земле.
Слово учителя:
Как все это началось? Как появилась жизнь на нашей планете? Эти вопросы люди задают
себе с давних времен и до сих пор не могут найти точного ответа. Происхождение жизни,
возникновение живых существ – одна из центральных проблем естествознания, которая
представляет, как познавательный, так и научный интерес.
В настоящее время мы знаем жизнь только в одном, единственном экземпляре, только
нашу земную жизнь, и от нее мы должны исходить в наших суждениях о других
возможных формах биологической организации во Вселенной.
Прежде чем рассмотреть различные теории и гипотезы возникновения жизни на Земле,
нам с вами необходимо выяснить и четко определить понятие жизни.
Что такое жизнь? (вопрос учащимся)
“ Жизнь есть способ существования белковых тел, и этот способ состоит по своему
существу в постоянном самообновлении химических составных частей этих тел”.
Ф. Энгельс
Назовите основные признаки живых существ. По каким признакам мы отличаем
живые системы от неживых? (Вопрос к учащимся).
Ответы:
1.
2.
3.
4.
5.
6.
Сложность и высокая степень организации.
Любая составная часть имеет свое назначение и функции.
Обмениваются веществом и энергией с окружающей средой.
Специфически реагируют на изменения окружающей среды.
Хорошо приспособлены к среде обитания.
Способны к самовоспроизведению.
В настоящее время существует современное определение понятия жизнь.
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.
Как появилась жизнь на Земле?
С накоплением человеком знаний об окружающем мире, развитием науки изменялись
взгляды на происхождение жизни, выдвигались новые гипотезы. Как отмечает польский
философ В. Луговски (1995), изучивший всю мировую литературу по вопросу
происхождения жизни, во второй половине XX века было предложено 120 различных
теорий и гипотез на эту тему. Однако и сегодня вопрос о происхождении жизни еще
окончательно не решен.
Из предложенных гипотез наиболее важными являются следующие:





Креационизм (жизнь была создана Творцом);
Гипотезы самопроизвольного зарождения (самозарождение; жизнь возникала
неоднократно из неживого вещества);
Гипотеза стационарного состояния (жизнь существовала всегда);
Гипотеза панспермии (жизнь занесена на Землю с других планет);
Биохимические гипотезы (жизнь возникла в условиях Земли в результате
процессов, подчиняющихся физическим и химическим законам, т.е. в результате
биохимической эволюции).
Все их многообразие сводится к двум взаимоисключающим точкам зрения
Запись в тетрадь
Теории: 1.теория абиогенеза (происхождение живого из неживого)
2. теория биогенеза (происхождение живого из живого)
По ходу урока учащиеся заполняют таблицу:
Гипотеза
Кем создана,
Суть гипотезы
Кем опровергалась
Креационизм. Согласно этой религиозной гипотезе, имеющей древние корни, все
существующее во Вселенной, в том числе жизнь, было создано единой Силой — Творцом
в результате нескольких актов сверхъестественного творения в прошлом. Организмы,
населяющие сегодня Землю, происходят от сотворенных по отдельности основных типов
живых существ. Сотворенные виды были с самого начала превосходно организованы и
наделены способностью к некоторой изменчивости в определенных границах. Этой
гипотезы придерживаются последователи почти всех наиболее распространенных
религиозных учений.
В 1650 году архиепископ Ашер из города Армы (Ирландия), используя данные библии
вычислил, что бог сотворил мир в 9 часов утра 23 октября 4004 года до н.э.
Традиционное иудейско-христианское представление о сотворении мира, изложенное в
Книге Бытия, вызывало и продолжает вызывать споры. Однако существующие
противоречия не опровергают концепцию творения. Религия, рассматривая вопрос о
происхождении жизни, ищет ответ главным образом на вопросы «почему?» и «для чего?»,
а не на вопрос «каким образом?». Процесс божественного сотворения мира
представляется как имевший место лишь единожды и поэтому недоступный для
наблюдения. В связи с этим гипотеза творения не может быть ни доказана, ни
опровергнута и будет существовать всегда наряду с научными гипотезами происхождения
жизни.
Гипотезы самозарождения. 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. Аристотель и
Парацельс считали, что из ила появляются головастики, из гнили черви, из грязного
белья с зерном – мыши, причём обоих полов и уже взрослые.
Эта гипотеза была распространена в Древнем Китае, Вавилоне и Египте. Идея
самозарождения высказывалась также философами Древней Греции.
Древнеримский философ Тит Лукреций Кар в I веке до нашей эры в произведении «О
природе вещей» писал:
«Видеть бывает легко.
Как из кучи зловонной навоза,
Черви живые ползут, зарождаясь…».
Средневековый алхимик Парацельс в 16 веке предложил рецепт создания маленького
живого человека. Он рекомендовал выдержать разлагающуюся мочу определенное время
в тыкве, а затем поместить ее в лошадиный желудок, где и будет развиваться гомункулюс.
Ван Гельмонт , голландский врач и философ, описал эксперимент, в котором он за
три недели якобы создал мышей. Для этого нужны были грязная рубашка, темный шкаф и
горсть пшеницы. Активным началом в процессе зарождения мыши Ван Гельмонт считал
человеческий пот.
На протяжении длительной истории эта гипотеза сохранялась, видоизменялась , до тех
пор, пока итальянский врач Франческо Реди (1626—1697) не подошел к проблеме
возникновения жизни более строго и не подверг сомнению гипотезу спонтанного
зарождения. В 1668 г. Реди проделал следующий 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.
Одним из направлений в абиогенезе является витализм.
Витализм. В 18 веке теорию самозарождения жизни защищали математик и философ
Лейбниц, натуралист Бюффон, аббат Нигдэм. Они утверждали, что в живых организмах
существует особая «жизненная сила». По мнению виталистов ( так называют сторонников
гипотезы «жизненной силы», «вита» - от лат. жизнь), «жизненная сила» постоянно
присутствует всюду. Достаточно лишь в неживое «вдохнуть жизненную силу» и оно
станет живым.
Аббат Нигдэм проделал такой опыт. Он прокипятил мясо в закрытом сосуде и через
некоторое время обнаружил в бульоне микроорганизмы. Казалось, самозарождение
бактерий было доказано.
Но против опыта Нигдэма выступил итальянец Ладзаро Спалланцани ), натуралист и
изобретательный экспериментатор. Прокипятив в течение часа мясной бульон,
Спалланцани запаял вытянутое горлышко колбы. В запаянной колбе микроорганизмы не
возникли. На результаты этого опыта виталисты возразили утверждением, что длительное
кипячение убивает «жизненную силу», которая не может проникнуть в запаянную колбу.
Споры между сторонниками абиогенеза и биогенеза продолжались и в первой половине
19 века. Возможность самозарождения допускал Эразм Дарвин – эволюционист и дед
Ч.Дарвина.
Эти споры привели к тому, что французская академия наук в 1859 году назначила
специальную премию за решение следующего вопроса. Попытаться при помощи хорошо
поставленных опытов осветить по-новому вопрос о самопроизвольном зарождении
жизни. Эту премию спустя 3 года (в 1862 году) получил фр. ученый Луи Пастер.
Луи Пастер (1822-1895 гг) провел эксперимент, соперничавший по своей простоте со
знаменитым опытом Франческо Реди. Он кипятил в колбе различные питательные среды,
в которых могли развиться микроорганизмы. При длительном кипячении в колбе
погибали не только микроорганизмы, но и их споры. Помня о возражениях виталистов
против опытов Спалланцани, что «жизненная сила» не может проникнуть в запаянную
колбу, Пастер соединил колбу с наружным воздухом длинной S- образной трубкой.
Споры микроорганизмов оседали на поверхности тонкой изогнутой S-образной трубки и
не могли проникнуть в питательную среду. Хорошо прокипяченная питательная среда
оставалась стерильной, в ней не наблюдалось самозарождения микроорганизмов, хотя
доступ воздуха, а вместе с ним и пресловутой «жизненной силы» был вполне достаточно
обеспечен. Если же трубки убирались и пыль оседала на бульон (на пыли содержались и
микробы), то бульон вскоре прокисал.
Таким образом, виталистам был нанесен сокрушительный удар. К концу 70-х гг. 19 в.
практически все ученые признали, что живые организмы происходят только от других
живых организмов.
Работа в группах: по заполнению таблицы
Сравнительная характеристика экспериментов Ф. Реди и Л. Пастера
Признаки
сравнения
для Эксперимент
Ф. Реди
Эксперимент
Л. Пастера
1
Мясо
(змея,
рыба, Мясной бульон
угорь, кусок говядины)
Оборудование
8 банок, марля
2
Контроль
3
Колбы с отломанным
горлом
Гипотеза стационарного состояния. Согласно этой гипотезе Земля никогда не
возникала, а существовала вечно; она всегда была способна поддерживать жизнь, а если и
изменялась, то очень мало; виды также существовали всегда. Сторонники этой гипотезы
считают, что наличие ископаемых остатков древних животных указывает лишь на то, что
в исследуемый период их численность увеличивалась, либо они жили в местах,
благоприятных для сохранения остатков. Эту гипотезу называют иногда гипотезой
этернизма (от лат. eternus — вечный). Гипотеза этернизма была выдвинута немецким
ученым В. Прейером и Ж.Кювье в 1880 г. Взгляды Прейера поддерживал академик В.И.
Вернадский, автор учения о биосфере.
В настоящее время приверженцев этой гипотезы почти не осталось.
Гипотеза панспермии. Гипотеза о появлении жизни на Земле в результате переноса с
других планет неких зародышей жизни получила название панспермии (от греч. pan —
весь, всякий и sperma — семя). Одним из первых идею о космическом (внеземном)
происхождении жизни высказал немецкий ученый Г. Рихтер в 1865 г. Согласно Рихтеру
жизнь на Земле была занесена с других планет. В связи с этим вставали вопросы,
насколько возможно такое перенесение с одной планеты на другую и как это могло быть
осуществлено
Согласно представлениям физиков Томсона и Гельмгольца споры бактерий и других
организмов могли быть занесены на Землю с метеоритами. Лабораторные исследования
подтверждают высокую устойчивость живых организмов к неблагоприятным
воздействиям, в частности к низким температурам. Например, споры и семена растений не
погибали даже при длительном выдерживании в жидком кислороде или азоте. Другие
ученые высказывали мысль о перенесении «спор жизни» на Землю светом. Современные
приверженцы концепции панспермии считают, что жизнь на Землю занесена случайно
или преднамеренно космическими пришельцами.
Но после открытия космических лучей и выяснения действия радиации на биологические
объекты позиция гипотезы весьма ослабла.
Однако после того, как миссией Аполлон-12 были найдены живые земные
микроорганизмы на прилунившемся зонде Сервейер-3, о ней стали говорить чаще. В
последнее время особенно часто идеи панспермии упоминаются в контексте обмена
веществом между Землёй и Марсом, когда на его поверхности ещё было много воды.
Полученные в 2006 году результаты миссии Deep Impact по исследованию кометного
вещества неопровержимо доказывают наличие в кометном веществе воды и простейших
органических соединений. Это указывает на кометы как на один из возможных
переносчиков жизни во Вселенной.
Гипотеза биохимической эволюции. В 1924 г. биохимиком А. И. Опариным, а позднее
английским ученым Джоном Холдейном в 1929 г была сформулирована гипотеза,
рассматривающая жизнь как результат длительной эволюции углеродных соединений.
Жизнь возникла на Земле естественным путем из неорганической материи. Согласно
данной гипотезы биологической эволюции предшествовала эволюция химическая. В
настоящее время в процессе становления жизни условно выделяют четыре этапа:
1. Синтез низкомолекулярных органических соединений из газов первичной атмосферы.
2. Образование биологических полимеров.
3. Формирование фазообособленных систем органических веществ, отделенных от
внешней среды мембранами (протобионтов).
4. Возникновение простейших клеток, обладающих свойствами живого, в том числе
репродуктивным аппаратом, обеспечивающим передачу дочерним клеткам свойств
клеток родительских.
Первые три этапа относят к периоду химической эволюции, а с четвертого начинается
эволюция биологическая.
Процессы, которые привели к переходу от неживого к живому английский физик Джон
Бернал назвал биопоэзом.
Итак, современная гипотеза возникновения жизни на Земле, называемая гипотезой
биопоэза, была сформулирована в 1947 г. английским ученым Джоном Берналом.
Самое трудное для гипотезы Опарина – Бернала объяснить появление способности живых
систем к самовоспроизведению. Гипотезы по этому вопросу пока малоубедительны.
Подробности перехода от сложных неживых веществ к простым организмам покрыты
тайной.
Этот вопрос является «белым пятном» в биологической науке.
Несмотря на многообразие гипотез о происхождении жизни на Земле, наиболее
распространенной гипотезой является гипотеза Опарина – Бернала.
Учитель: Не смотря на все сказанное, проблема возникновения жизни остается
нерешенной. Гипотезы, которая превратилась бы во всеобъемлющую теорию, пока не
существует. Подробности перехода от сложных неживых веществ к простым существам
до сих пор покрыты тайной.
Однако из теоретического спора ученых были сделаны некоторые практические выводы:
1.Труды Спалланцани натолкнули инженеров на мысль о возможности консервации
продуктов. Первые консервы были изготовлены в 1804 году.
2.Опыты Пастера дали пастеризацию продуктов.
3. Пастер заложил основу для создания английским хирургом Дж. Листером теории
антисептики, после чего в медицине начала применяться стерилизация ран и
хирургических инструментов.
Работа в группах:
1.Как вы считаете, какая гипотеза наиболее точно освещает появление жизни на Земле?
2.Возможно ли в настоящее время повторное возникновение жизни на Земле?
3. Как вы считаете, существует ли жизнь на других планетах?
4. Сформулируйте новую гипотезу происхождения жизни на Земле.
Первые 2-3 минуты отводятся для обсуждения возможных гипотез в группах;
1. Затем перечисляются все гипотезы, создается банк идей (идеи записываются на
доске);
2. 2-3 минуты предложенные гипотезы обсуждаются в группах;
3. Коллективно критикуются все представленные гипотезы, вычеркиваются те из них,
что не выдерживают критики;
4. 2-3 минуты оставшиеся гипотезы обсуждаются в группах;
Коллективно анализируются все оставшиеся гипотезы, выделяются самые интересная и
обоснованная идея-гипотеза .
Зачитывается стихотворение:
5.Правду бают или врут
1.Есть гипотеза одна
Чуда я не вижу тут
Как Земля сотворена
Отвечаю головой
За неделю создал бог
Биохимия виной
Все что мог и что не мог
Это вовсе не секрет
Небо, землю и людей
Без нее и жизни нет
Птичек , рыбок и зверей
Атмосфера же была
Облекли все это в веру
Ведь совсем не такова
Очень просто , без затей
Как сейчас
Прародитель был нам дан,
Постепенно в этой жизни зародились
А по имени Адам
организмы
От него пошел народ
Из воды, белков и газа
Постепенно, а не сразу.
2.Было все наоборот
Аристотель утверждал
Что не Бог наш мир создал
Жизнь спонтанно зародилась
Все случайно появилось
Как не думай головой
Вышло все само собой
3.Нет ребята, все не так
Жизнь, ведь это не пустяк
Может с богом, может без
Точно был биогенез
Левенгук и сам Пастер
Нам тому живой пример
4.Дайте я теперь скажу
Все вам точно докажу
Жизнь- известно уж давно
Занесли к нам НЛО
Я скажу вам непременно
Не одни мы во Вселенной
Может послан был отряд
Миллионы лет назад
6.Можно я теперь скажу
Я то правду докажу
Все гипотезы пустяк
Было все совсем не так
Доказал недаром Дарвин,
А ведь он был не дурак
И Ламарк и Мендель тоже
Нам не слушать их не гоже
Эволюция друзья
Отрицать того нельзя
Что всему наперекор был естественный
отбор
Он и был всему виной, а не кто-нибудь
другой
От него как не крутись
Зародилась наша жизнь
7.Геологи, биологи и все палеонтологи
Генетики и химики
Свои ломают головы
А может кто-нибудь из Вас
Свою гипотезу создаст
Чтобы жизнь в кромешной тьме
Зародили на Земле
Как , почему, когда и где
Жизнь зародилась на Земле?
Рефлексия:
Каждому ученику в классе предлагается произнести только одно слово или краткое
словосочетание, характеризующее его отношение к происходящему на уроке.
Домашнее задание: Изучить параграф 53. Подготовиться к тестированию.
В разных источниках найти информацию о суждениях современных
ученых о существовании органических форм во Вселенной.