Реферат на тему: Понятие «жизнь» МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ РФ
реклама
МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ РФ Реферат на тему: Понятие «жизнь» Выполнил: Проверил: 2003 г. 2 Содержание Введение …………………………………………………………………… 3 1. Современная наука о происхождении жизни на Земле …………. 4 2. Сущность общего прогресса и их критерии ……………………….. 8 Заключение ………………………………………………………………… 14 Список литературы ……………………………………………………….. 15 3 Введение В соответствии с философским определением, жизнь — одна из форм бытия и одна из высших форм движения. Однако при всей очевидности и наглядности феномена жизни познание сущности жизни, ее критериев, закономерностей развития — дело чрезвычайно сложное. Показателем этой сложности служит тот факт, что до сих пор отсутствует определение жизни, которое удовлетворяло бы научным требованиям. Современная наука во взгляде на жизнь исходит из представлений о качественном отличии живого от неживого, о наличии общих свойств у растительного и животного мира, включая человека. Такая же проблема существует и в теориях о происхождении жизни на Земле. Часть ученых считает, что жизнь была создана Творцом, другие же полагают, что существуют некие «семена жизни», переносимые с планеты на планету метеоритами - «теория панспермии». Третья группа ученых считает, что жизнь зародилась сама собой, благодаря «жизненной силе». Есть и такие, которые считают, что жизнь зародилась из неживого - теория абиогинеза. Основоположником этой теории был Опарин, который в 1924 г. высказал предположение, что при мощных электрических разрядах в земной атмосфере, которая 4,5 млрд. лет назад состояла из аммиака, метана, углекислого газа и паров воды могли возникнуть простейшие органические соединения, необходимые для возникновения жизни. Это предположение, на опытной основе, доказал американский исследователь С. Миллер. Современная наука склоняется к абиогенному возникновению жизни на Земле, считая эту теорию наиболее вероятной. Таким образом, понятие «Жизнь» является самой жгучей тайной природы, которую вот уже несколько тысячелетий пытается разгадать человек. Актуальность этой проблемы, по-видимому, не уменьшится никогда. Вот почему я выбрал данную тему реферата. 4 1. Современная наука о происхождении жизни на Земле Происхождение жизни — один из самых таинственных вопросов, исчерпывающий ответ на который вряд ли когда-нибудь будет получен. Множество гипотез и даже теорий о возникновении жизни, объясняющих различные стороны этого явления, неспособны пока что преодолеть существенное обстоятельство — экспериментально подтвердить факт появления жизни. Никто не знает и, возможно, не узнает никогда условий, в которых зародились структуры, обладающие свойствами живого. Вероятно, их воспроизведение в лабораториях — дело будущего, но повторение его в масштабах планеты - совершенно невероятно. Возникновение жизни на Земле, по оценкам ученых, имело место 34 млрд. лет назад 1 . В результате сложных космических и земных преобразований зародились простейшие формы жизни, которые положили начало почти миллиону видов животных и около 400 тыс. видов растений, конечное число которых неизвестно и сегодня. Проблема происхождения жизни на Земле — сложнейшая задача современной науки, интерес к которой никогда не ослабевал в связи с попытками человека проникнуть в собственную природу и историю. Решающая роль в прояснении тайны происхождения жизни отводится теоретическому познанию, изучению истории становления представлений о жизни и их философскому осмыслению. Современная наука полностью отвергает религиозные представления о божественном происхождении жизни, ее возникновения в результате творческого акта. Уже только исторический интерес имеют в наше время представления ученых восемнадцатого и начала девятнадцатого веков о возможности самозарождения современных форм живых существ (насекомых, червей, микробов) из грязи, тины, ила, растворов питательных веществ. 1 Горелов А. А. Концепции современного естествознания. – М.: Центр, 1999. – С. 126. 5 Диалектический материализм отвергает идеалистические концепции вечности жизни. Также нет убедительных доказательств того, что жизнь занесена на Землю из космоса, хотя вполне возможно, что какие-то формы жизни существуют на планетах нашей и других галактик. Гораздо убедительнее сложившееся в наше время представление о том, что жизнь - явление сугубо земное, возникшее на Земле не менее полутора - двух миллиардов лет назад и прогрессивно развивавшееся вплоть до известных нам сейчас форм: вирусов, растений животных и, наконец, человека. Хорошо известны состав и свойства чрезвычайно сложных, так называемых высокомолекулярных веществ «неживой» природы. Одновременно имеются примеры форм жизни (например, вирусы) отличающихся простотой строения. Задача современной науки, таким образом, заключается в том, чтобы найти ту грань между живой и неживой материей, которой человек еще не знает, определить недостающие звенья общей цепи эволюции природы, появления живого из неживого. В настоящее время появление жизни на Земле представляется как длительный процесс развития материи, первым этапом которого была химическая эволюция полимерных углеродсодержащих соединений, а вторым – биологическая эволюция от первых примитивных до современных ее форм. Химические элементы, способные существовать в виде газов, поступали из недр земли наружу во время вулканических извержений и образовывали воздушную оболочку земли. Так же, очевидно, происходило формирование всех вод, океанов, рек и ледников. Сейчас существует мнение, что жизнь зародилась на Земле, на самой заре ее существования. При этом, наибольшее распространение получили две теории: "вулканическая" и "космическая". В соответствии с первой теорией, около 5 миллиардов лет назад атмосфера Земли состояла из метана, аммиака, водорода и водяных 6 паров (кислорода еще не было). В атмосфере древней земли постоянно возникали грозы, ее пронизывало жесткое ультрафиолетовое излучение, извергались вулканы. Под влиянием этих воздействий первичный океан, покрывавший поверхность земли, превратился в "теплый разбавленный бульон". Такое предположение впервые высказал в 1922 г. советский биолог А. Опарин. В 1953 году американские ученые Миллер и Ури решили на опыте проверить гипотезу Опарина. Они целую неделю пропускали электрические разряды через колбу с газами, имитируя условия жизни на Земле. А потом исследовали то, что оказалось на дне колбы и обнаружили там молекулы четырех аминокислот и мочевину, а ведь это как раз органические соединения. На этапе химической эволюции при наличии мощных источников энергии – солнечной радиации, включая ультрафиолетовое излучение, электрических разрядов, тепловой энергии Земли и других факторов – возникли молекулы сложных веществ (аминокислоты, жирные кислоты, азотистые основания, сахариды и т.д.), играющие первостепенную роль в обменных процессах живых организмов. В тех же условиях эти вещества образовывали более сложные молекулы (полипептиды и полинуклеотиды), ставшие предшественниками белков и нуклеиновых кислот. Такие высокомолекулярные белковоподобные вещества могли обладать определенной упорядоченностью, способностью к обмену со средой и, возможно, некоторыми каталитическими свойствами, т.е. способностью ускорять и направлять процессы обмена2. Опарин считал, что в "первичном бульоне" образовались "сгустки белка" – коацерватные капли. Они могли поглощать вещества из окружающей среды, ассимилировать их, проявляли способность к каталитическим процессам, увеличению объема и веса, почкованию и распаду. Первые пробионты еще не включали в себя полинуклеотиды – нуклеиновые кислоты, обладающие, как известно, способностью к 2 Солопов Е. Ф. Концепции современного естествознания. – М.: Владос, 1998. – С. 114. 7 самовоспроизведению своих молекул из нуклеотидов окружающей среды. В ныне существующих организмах это нуклеиновые кислоты (РНК и ДНК). Белковые сгустки перешагнули порог живого, когда включили в себя нуклеиновые кислоты. Это были уже зачатки примитивных клеток. Они дали начало примитивным формам жизни. Противники вулканической теории считают, что вероятность самосборки функционирующей живой клетки даже при наличии всех необходимых материалов равна вероятности самосборки компьютера, если сбросить с крыши дома все детали. Геология не имеет реальных подтверждений того, что когда-либо, даже в самые отдаленные времена, наша планета была безжизненной. Самые древние породы возрастом около четырех миллиардов лет несут в себе отчетливую метку жизни. Кроме того, ученые установили, что углерод, содержащийся в самых древних породах, имеет изотопный состав, отвечающий "живому" углероду, т.е. является остатками некогда существовавшей жизни. Таким образом, возможно, что жизнь была занесена из глубин вселенной вместе с тем веществом, из которого образовалась планета. В космической пыли и в живых организмах земли содержаться в основном одни и те же четыре химических элемента, и при этом в почти одинаковых соотношениях. В метеоритах и кометах уже обнаружены и углеводы и аминокислоты. Ученые пришли к выводу, что 19% вещества кометных ядер - органические соединения. Так что в космосе сколько угодно зародышей жизни. Правда, они как бы "заморожены". И только на Земле они разморозились и развились в живое вещество миллиарды лет назад. Живые организмы заселили всю Землю – проникли в глубь океанов, на вершины гор, в околоземное пространство. Обе теории выглядят очень правдоподобно. Какая из них истинная, определить очень трудно, может быть, что обе теории неверны. Постоянно развивающаяся наука, возможно, даст человечеству более точную и достоверную картину зарождения жизни на Земле. 8 2. Сущность общего прогресса и их критерии Понятие прогресса тесно связано с понятием эволюции. Идея эволюции впервые была высказана Ж. Б. Ламарком (1744-1829). Ламарк предположил, что все живые организмы изменяются, целесообразно приспосабливаясь к условиям cреды. Движущей силой изменений он считал стремление живых существ к совершенству по правилу прогресса (телеологический подход – то есть причиной развития выступает будущая цель). Это стремление он определял как общее свойство живого, не нуждающееся в объяснении. Закономерный вопрос, почему до сих пор существуют примитивные виды, побудил Ламарка в конце концов предположить, что они непрерывно появляются заново. Наибольшее количество споров, попыток доказательства и опровержения вызвал предложенный Ламарком механизм эволюции - наследование приобретенных изменений: «все, что было приобретено, запечатлено или изменено в организации индивидуумов в течение их жизни, сохраняется путем воспроизведения и передается новым индивидуумам, испытавшим эти изменения»3. Ламарк был прав с точки зрения того, что условия жизни влияют на фенотип особи, например, занятия физкультурой увеличивают объем мышц. Однако неоднократно было показано, что подобные приобретенные признаки не наследуются. Другое эволюционное учение ведет начало от теории Ч. Дарвина (1809-1882). Дарвин предполагал, что материал для эволюции поставляет случайная, ненаправленная изменчивость (изменчивость отдельных особей внутри вида) – та ее часть, которая наследуется. Сейчас ее называют генотипической изменчивостью. 3 Солопов Е. Ф. Концепции современного естествознания. – М.: Владос, 1998. – С. 128. 9 Для современной теории эволюции единицей наследственности является мутация – изменение структуры гена или его положения. Появление науки генетики уточнило и понятие случайности изменений, введенное Дарвином – мутации случайны в том смысле, что они изначально не являются адаптивными к условиям окружающей среды. Они не случайны в том смысле, что сама организация генома определяет возможность тех или иных изменений в нем: одни мутации возникают чаще, другие реже, третьи не могут возникнуть. В настоящее время теория, предложенная Дарвином, была расширена и получила название синтетической теории эволюции (СТЭ) или неодарвинизма. Основателем синтетической теории эволюции считают Дж. Хаксли, изложившего ее основы в работе «Эволюция: современный синтез» в 1942 г. В основе теории лежат два постулата: Элементарной эволюционирующей единицей является не особь, а популяция – группа особей одного вида. Раскрытие закономерностей эволюции возможно лишь на основе синтеза знаний из разных областей биологии. Существует несколько попыток классификации адаптивной эволюции. Чаще выделяют общий прогресс, специализацию и регресс. Общий прогресс (ароморфоз по А. Н. Северцову, анагенез по Тахтаджяну) – результат совершенствование организма макроэволюции, ("скачки" крупное эволюции). общее Например, возникновение эукариот из прокариот – появление клеточного ядра; появление многоклеточных животных; возникновение позвоночных и т.д. Чем выше организация, тем меньше вероятность общего прогресса, тем реже случаются макроэволюционные преобразования, потому что для анагенеза сложного высшего организма необходимо изменение всего хода развития, мощные преобразования, начиная с самых первых стадий онтогенеза. Понятие "прогресс" в том виде, как оно чаще всего употребляется, обозначает не просто рост какого-либо этически нейтрального 10 показателя (например, сложности, дифференцированности, интегрированности) - для этого уже имеется достаточное количество этически нейтральных терминов: "эволюция", "развитие", "рост". Главное отличие от них понятия "прогресс" заключается именно в том, что обычно им обозначается не просто развитие, а развитие от плохого к хорошему. В свое время К. Виттфогель справедливо подчеркивал, что критерии прогресса являются неизбежно субъективными, и стремился найти для них опору в общечеловеческих ценностях. Возможность "консенсуального" убедительно использования продемонстрирована критериев прогресса Сандерсоном. В самом была деле, предложенный им список критериев прогресса имеет шансы быть принятым большинством из ныне живущих людей: качество жизни (включая среднюю продолжительность жизни и показатели здоровья населения); характер труда и продолжительность рабочего дня; уровень социального и экономического равенства; демократии и свободы. По мнению Салинза, общий прогресс может рассматриваться как рост "общей адаптивности". Существует тенденция к доминированию более высоких культурных форм над более низкими, к вытеснению первыми вторых; степень же доминирования пропорциональна уровню прогресса. Например, культура современных наций имеет тенденцию распространяться по всему Земному шару, вытесняя, трансформируя и ликвидируя культуры, представляющие эволюционные стадии многотысячелетней древности, в то время как архаическая цивилизация, теперь также отступающая под натиском современной культуры, даже во времена своего расцвета смогла распространиться лишь на отдельные регионы отдельных континентов. Эта способность более высоких культурных форм доминировать над более низкими объясняется способностью первых эффективнее использовать широкий спектр энергетических ресурсов. Высшие формы относительно свободнее от 11 контроля окружающей среды, т.е. они способны адаптироваться к большему числу типов окружающей среды, чем более низкие формы. Макроэволюция подразумевает изменения гораздо большего масштаба, чем те, которые происходят при микроэволюции и видообразовании. Изменения макроэволюционного уровня состоят в развитии признаков, по которым различаются такие крупные группы, как роды, семейства, отряды, классы и типы. Подобные события происходят в геологическом масштабе времени. Одна из представляет проблем ли собой эволюционной биологии макроэволюция касается просто того, продолжение микроэволюции или же между этими двумя процессами имеется какое-то существенное различие. Многие эволюционисты, в том числе все сторонники синтетической теории, полагают, что интерпретацию явлений макроэволюции следует основывать на представлениях о процессах, происходящих на микроэволюционном уровне. Эту точку зрения хорошо сформулировал Добржанский: «Опыт показывает, что единственный путь к пониманию механизмов макроэволюционных изменений, для которых необходимы геологические масштабы времени, — это доскональное изучение микроэволюционных процессов, наблюдаемых на протяжении одной человеческой жизни и нередко контролируемых волей человека»4. Изложенная выше точка зрения вызывает, однако, возражения со стороны фракции эволюционистов. меньшинства Гольдшмидт почти в настаивал каждом на поколении том, что макроэволюционное изменение детерминируется особыми процессами — системными мутациями и скачкообразными изменениями, которые не действуют на микроэволюционном уровне. В последние годы Стэнли и Гулд придерживаются мнения о существовании коренного различия между микро- и макроэволюцией. Гулд утверждает, что попытка объяснить макроэволюцию на основе микроэволюции представляет 4 Завадский К. М. Проблема прогресса живой природы.// Вопросы философии. – 1967. - № 9. – С. 10. 12 собой редукционизм и неоправданную экстраполяцию и что такой подход ошибочен. Вопреки мнению Гольдшмидта в природе не существует разрыва между микро- и макроэволюцией. Этот предполагаемый разрыв заполняют явления видообразования, т.е. эволюционные дивергенции возникают на любом уровне — от рас через виды и группы видов до родов и категорий более высокого ранга. Органическая эволюция составляет единое целое. Говоря о длительности времени, в течение которого могли происходить макроэволюционные изменения, следует учитывать также возможность возникновения отдельных уникальных событий, имеющих далеко идущие последствия. Какой-либо примитивный организм может путем инфекции приобрести постоянного симбионта, благодаря которому он становится способным к фотосинтезу. Какой-либо наземный организм может колонизировать отдаленный необитаемый остров всего однажды, после чего начнет эволюционировать на этой занятой им территории в новом направлении. Возможно, что известные эволюционные силы и факторы в разные периоды истории данной группы действовали различным образом. Быть может, частота мутаций в прошлом отличалась от их частоты в настоящее время. Среда, которая сейчас стабильна, в прошлом могла быстро изменяться, и наоборот. Некая группа на одной стадии своей истории могла состоять из большего числа симпатрических видов, способных к ограниченной гибридизации, хотя в настоящее время она монотипична и изменчивость ее сильно понизилась. А. Тахтаджяном был выдвинут принцип прогрессирующей прерывистости макроэволюции, согласно которому в процессе прогрессирующей макроэволюции прерывистость эволюции высших систематических единиц возрастает. Согласно современной теории эволюции, базирующейся на законе причинности, создание более сложных форм происходит потому, что упрощаться уже некуда – ниши, которые могли бы быть освоены более 13 простыми организмами, уже заняты. Ароморфоз позволяет выйти на новый уровень в конкуренции с уже существующими формами и внедриться в уже существующие ниши или занять новые (например, создание проводящих и опорных тканей у растений позволило папоротникообразным выбраться на сушу; животным помогли широко освоить сушу). Ароморфоз - это возникновение в ходе эволюции признаков, которые существенно повышают уровень организации живых организмов. Ароморфозы дают большие преимущества в борьбе за существование, открывают возможности освоения новой, прежде недоступной среды обитания. На ранних этапах органического мира выделяются 4 крупных ароморфоза: половой процесс, резко повысивший наследственную изменчивость; фотосинтез, сделавший возможным использование солнечной энергии растениями; многоклеточность, открывшая широкие возможности усложнения строения и физиологии; появление эукариотических клеток. Важные ароморфозы у растений положили начало новому этапу в развитии органического мира – приспособление к жизни на суше, в новой, более сложной среде, чем водная. Крупным ароморфозом в развитии растений был переход от размножения спорами к размножению семенами. Кроме такого крупного преобразования, как ароморфоз, в ходе эволюции отдельных групп возникает большое количество мелких приспособлений к определенным условиям среды. Такие приспособления Северцов назвал идиоадаптациями. Идиоадаптации – это приспособления живого мира к окружающей среде, открывающие перед организмами возможность прогрессивного развития без принципиальной перестройки их биологической 14 организации. Примером идиоадаптации может служить описанное Ч. Дарвином разнообразие видов вьюрковых птиц. Разные виды вьюрков, имея сходный уровень организации, смогли, однако, приобрести свойства, позволившие им занять совершенно разные места в природе. Заключение В заключение можно сделать следующие выводы: Жизнь — это естественный природный процесс, что предопределяет его познание средствами и методами науки, используемой для изучения всех природных явлений. Вместе с тем жизнь обладает специфическими свойствами, которые делают ее принципиально отличной от всех иных проявлений материального порядка, то есть речь идет о качественном своеобразии жизни. Жизнь на Земле представлена громадным разнообразием форм, которым присуща возрастающая сложность строения и функций. Всем живым организмам свойственны два признака: целостность и самовоспроизведение. В ходе индивидуального изменения (онтогенеза) организмы приспосабливаются к внешним условиям, а смена поколений приобретает эволюционно-исторический характер (филоге-нез). Организмы выработали способность к относительной независимости от внешней среды (автономность). Одно из главных свойств всякого живого организма — обмен веществ. Наряду с ним существенными признаками жизни являются раздражимость, рост, размножение, изменчивость, наследственность. Всякий живой организм как бы стремится к главному — воспроизведению себе подобных. В результате ароморфоза организмы получают качественно новые возможности для освоения ресурсов внешней среды. Эти 15 возможности реализуются в процессе развития идиоадаптаций и других более узких приспособлений, на базе которых могут формироваться новые ароморфозы. Развитие ароморфоза и идиоадаптаций обусловлено одними и теми же эволюционными механизмами, они отличаются лишь по своему значению для организма в целом. Список литературы 1. Воронов В. К. и др. Основы современного естествознания. – М.: Высшая школа, 1999. 2. Горелов А. А. Концепции современного естествознания. – М.: Центр, 1999. 3. Завадский К. М. Проблема прогресса живой природы.// Вопросы философии. – 1967. - № 9. 4. Северцов А. Н. Главные направления эволюционного процесса. - М.: Изд-во МГУ, 1967. 5. Солопов Е. Ф. Концепции современного естествознания. – М.: Владос, 1998. 6. Шмальгаузен И. И. Пути и закономерности эволюционного процесса. М.: Наука, 1983.
