Сущность живого и проблема его происхождения

Реферат

 

 

На тему  «Сущность живого и проблема его происхождения»

 

 

Выполнил:

 

 

 

 

 

Проверил:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Содержание

Введение

1. Сущность жизни
2. Гипотезы происхождения жизни
1.   Креационизм
2.   Самопроизвольное зарождение
3.   Теория стационарного состояния
4.   Панспермия
5.   Биохимическая эволюция

Вывод

Литература

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Введение

Жизнь на Земле... Богатство  ее форм поразительно! Выйдите летом  на лесную лужайку. Среди зелени трав и цветов стрекочут кузнечики, суетятся муравьи. По веткам деревьев прыгают  белки, в небесной голубизне заливается жаворонок... Жизнь проникла и в  глубины океана, и за полярный круг, поднялась на вершины самых высоких  гор и даже еще выше – в разреженные  слои атмосферы, где обнаружены многие виды микроорганизмов.

Ответить на вопрос, что  такое жизнь, дать ей точное, исчерпывающее  определение современная наука  не в состоянии. Каждый ученый дает свое определение жизни.

Живое имеет много общего с неживым. Так, организмы и предметы состоят из атомов и молекул, в основе которых одни и те же химические элементы, функционирование которых определяется законами физики и химии и т. д. Однако организмы (живое) обладают своими специфическими признаками, которых нет у объектов неживой природы.

Признание того, что жизнь  должна определяться законами физики и химии, все же не предоставляет  возможности понять ее сущность как  особого явления во Вселенной. Это, по-видимому, и наводит человека на мысль о духовном начале ее сути. Однако с позиций современной  научной мысли с этим согласиться  весьма трудно. Все-таки жизнь материальна  по своей сути. Жизнь проявляется  в виде движения; но движение материальных носителей жизни характеризуется  особой специфической формой.

Вопрос о происхождении  жизни – один из самых трудных  в современном естествознании. В  первую очередь потому, что мы сегодня  не можем воспроизвести процессы возникновения жизни такими, какими они были миллиарды лет назад. Ведь даже наиболее тщательно поставленный опыт будет лишь моделью, приближением, безусловно лишенным ряда факторов, сопровождавших появление живого на земле. И тем не менее наука успешно решает вопрос о происхождении живого, проводит многочисленные исследования, постоянно расширяет наши представления о зарождении жизни. Это вполне понятно: проблема жизни лежит в фундаменте всех биологических наук и в значительной мере – всего естествознания.

 

1. Сущность жизни

На фоне возникновения  и развития косной материи возникло и стало развиваться такое  удивительное явление, как жизнь. В  настоящее время описано более 1 млн видов животных, около 0,5 млн видов растений, сотни тысяч видов грибов, более 3 тыс. видов бактерий. Подсчитано, что не менее 1 млн видов пока остаются неописанными. Вопрос о сущности и происхождении жизни всегда имел для человека не только познавательный интерес, но и огромное значение для формирования мировоззрения. Возникновение и развитие живых существ вплоть до появления такого феномена, как человек, - одна из центральных проблем естествознания.

Живым организмам присущи  определенные свойства. Часто эти  свойства в той или иной степени  характерны и для неживой природы, что подчеркивает единство эволюционных процессов. Однако проявление этих свойств и их совокупность не схожи у живых и неживых объектов. Именно это - совокупность и характер проявления — как раз и определяет сущность жизни. Рассмотрим ряд свойств живых организмов в сравнении со свойствами неживых объектов.

1. Единство химического состава. В состав живых организмов входят те же химические элементы, что и в объекты неживой природы. Однако соотношение элементов в живом и неживом неодинаково. Элементный состав неживой природы наряду с кислородом представлен в основном кремнием, железом, магнием, алюминием и т.д. В живых организмах 98% химического состава приходится на четыре элемента: углерод, кислород, азот и водород, и, кроме того, живые организмы построены в основном из четырех крупных групп сложных органических молекул — биологических полимеров: нуклеиновых кислот, белков, полисахаридов, жиров, которые редко встречаются в неживой природе.
2. Обмен веществ. Все живые организмы способны к обмену веществ с окружающей средой - поглощают из нее необходимые вещества и выделяют продукты жизнедеятельности. Обмен веществ - двусторонний процесс: во-первых, в результате ряда сложных химических превращений вещества из окружающей среды уподобляются органическим веществам живого организма и из них строится его тело; во-вторых, сложные органические соединения распадаются на простые, при этом утрачивается их сходство с веществами организма и выделяется энергия, необходимая для реакций биосинтеза. Обмен веществ обеспечивает постоянство химического состава и строения всех частей организма и, как следствие, постоянство их функционирования в непрерывно меняющихся условиях окружающей среды, т.е. обеспечивает гомеостаз. В неживой природе также существует обмен веществ. Но небиологический круговорот веществ сводится к простому переносу их с одного места на другое или изменению их агрегатного состояния, например превращению воды в пар или лед.
3. Самовоспроизведение (репродукция) и наследственность. При размножении живых организмов потомство обычно похоже на родителей: кошки воспроизводят котят, собаки - щенят, из семян одуванчика вырастает одуванчик. Таким образом, размножение - это свойство организмов воспроизводить себе подобных. В основе самовоспроизведения лежит образование новых молекул и структур на основе информации, заложенной в ДНК. Благодаря репродукции не только целые организмы, но и клетки, органоиды клеток после деления сходны со своими предшественниками; так, из одной молекулы ДНК при ее удвоении образуются две дочерние молекулы, полностью повторяющие исходную. Следовательно, самовоспроизведение тесно связано с наследственностью - способностью организмов обеспечивать передачу признаков, свойств, особенностей развития из поколения в поколение, что обусловливает преемственность поколений.
4. Изменчивость, развитие и рост. Под изменчивостью понимают способность организмов приобретать новые признаки и свойства на основе изменения молекул ДНК. Изменчивость создает разнообразный материал для естественного отбора и соответственно предпосылки для развития и роста живых организмов. Развитие - необратимое направленное закономерное изменение объектов живой и неживой природы. В результате развития возникает новое качественное состояние систем. Развитие живой формы существования материи представлено индивидуальным развитием организмов (онтогенез) и историческим развитием видов (филогенез). В процессе развития постепенно и последовательно формируется специфическая структурная организация живого организма, а увеличение его массы обусловлено репродукцией макромолекул, элементарных структур клеток и самих клеток. Филогенез, или эволюция в целом, - это необратимое и направленное развитие живой природы, сопровождающееся образованием новых видов и прогрессивным усложнением жизни. Результатом эволюции является все многообразие живых организмов на Земле.
5. Раздражимость и энергозависимость. Любой организм неразрывно связан с окружающей средой: извлекает из нее необходимые вещества, подвергается воздействию неблагоприятных факторов среды, вступает во взаимодействие с другими организмами и т.д. В процессе эволюции у живых организмов выработалось и закрепилось свойство раздражимости — избирательной реакции на внешние воздействия. Всякое изменение окружающих организм условий среды представляет собой по отношению к нему раздражение, а реакция организма на внешние раздражители служит показателем его чувствительности и проявлением раздражимости. Кроме того, живые организмы обладают свойством энергозависимости; это открытые для поступления энергии системы, устойчивые лишь при условии непрерывного доступа к ним энергии и материи извне. Живые организмы существуют до тех пор, пока получают энергию и материю из окружающей среды.
6. Ритмичность - еще одно следствие тесного взаимодействия живой и неживой природы. В природе повсюду распространены колебательные процессы: океанские приливы и отливы, смена дня и ночи, фаз луны, чередование времен года, периодическое увеличение солнечной активности, цикличность геологических процессов. Периодические изменения в окружающей среде оказывают существенное влияние на живую природу и на собственные ритмы живых организмов. В живых системах ритмичность проявляется в периодических изменениях интенсивности физиологических функций с различными периодами колебаний (от нескольких секунд до года и столетия): суточные ритмы сна и бодрствования у человека, сезонные ритмы активности и спячки у некоторых млекопитающих (суслики, ежи, медведи) и др. Ритмичность обеспечивает согласование функций организма и окружающей среды, т.е. приспособление к периодически изменяющимся условиям существования. Например, сезонные и суточные ритмы выработались как приспособление живых организмов к геофизическим циклам среды.
7. Саморегуляция (авторегуляция) - способность живых организмов, обитающих в непрерывно меняющихся условиях окружающей среды, поддерживать постоянство своего химического состава и интенсивность физиологических процессов. При этом недостаток поступления каких-либо питательных веществ мобилизует внутренние ресурсы организма, а при избытке какого-либо вещества его синтез прекращается. Например, понижение концентрации такого фермента, как АТФ - универсального аккумулятора энергии в клетке, служит сигналом, запускающим процесс его синтеза; при восполнении запаса АТФ синтез его прекращается. Уменьшение количества клеток в ткани (например, в результате травм) вызывает усиленное размножение оставшихся клеток; восстановление количества клеток до нормального дает сигнал о прекращении интенсивного клеточного деления.
8. Дискретность (прерывистость, разделенностъ). Жизнь на Земле проявляется в виде дискретных форм, т.е. отдельный организм или биологическая система (вид, биогеоценоз и др.) состоит из обособленных или отграниченных в пространстве, но тем не менее тесно связанных и взаимодействующих между собой частей, образующих структурно-функциональное единство. Например, любой вид включает отдельные особи; тело высокоорганизованной особи образуют пространственно отграниченные органы, которые в свою очередь состоят из отдельных тканей и клеток; энергетический аппарат клетки представлен отдельными митохондриями, аппарат синтеза белка - рибосомами2 и далее вплоть до макромолекул, каждая из которых может выполнять функцию, лишь будучи пространственно изолированной от других. Дискретность строения организма - основа его структурной упорядоченности. Она создает возможность постоянного самообновления его путем замены «износившихся» структурных элементов (молекул, ферментов, органоидов клетки3, целых клеток) без прекращения выполняемой функции. Дискретность вида предопределяет возможность его эволюции через гибель или устранение от размножения неприспособленных особей и сохранения особей с полезными для выживания признаками.

Все перечисленные признаки, свойственные живому, могут встречаться  отдельными фрагментами и в неживой  природе. Но во всей своей совокупности они присущи только живому, что  и отличает живую материю от неживой.

На сегодняшний день наука не имеет достаточно четкого определения жизни. Разноплановость понимания жизни объясняется многогранностью подходов ученых к ее определению.

Рассмотрим некоторые  определения жизни, данные прославленными учеными и мыслителями XIX–XX вв.

Так, с точки зрения материалистической философии Ф. Энгельс (1820–1895) дает следующее  определение жизни как особой формы движения материи: «Жизнь –  это способ существования белковых тел, существенным моментом которого является постоянный обмен веществ с окружающей их внешней природой, причем с прекращением этого обмена веществ прекращается и жизнь, что приводит к разложению белка».

Исходя из этого определения, можно сказать, что основа жизни  есть обмен веществ. Это важный, но не единственный критерий.

Советский биофизик М. Волькенштейн (1912–1992) дает определение жизни с точки зрения системно-синергетического подхода: «Жизнь – это форма существования макроскопических гетерогенных открытых систем, далеких от равновесия, способных к самоорганизации, саморегуляции и самовоспроизведению». Это определение является более полным, нежели определение Ф. Энгельса, поскольку отражает принципиальное отличие живой материи от неживой.

Автор наиболее популярной гипотезы о происхождении жизни  на Земле советский биохимик А. Опарин (1894–1980) дает свое определение жизни: «Жизнь – это непрерывный процесс внутреннего движения, синтеза и распада, обмена энергией с окружающей средой, направленный на самосохранение и самовоспроизведение в передаче устойчивых признаков в меняющихся условиях внешней среды».

Австрийский физик Э. Шредингер (1887–1961) дает определение жизни с  точки зрения своей науки: «Жизнь – это упорядоченное и закономерное поведение материи, основанное не только на одной тенденции переходить от упорядоченности к неупорядоченности, но и частично на существовании упорядоченности, которая поддерживается все время».

Русский математик А. Ляпунов (1857–1918), рассматривающий жизнь с  точки зрения информации, писал: «Жизнь – это высокоупорядоченное состояние  вещества, использующее для выработки  сохраняющихся реакций информацию, кодируемую состояниями отдельных  молекул».

Австрийский физик Л. Больцман (1844–1906) сделал первую попытку дать определение жизни с физических позиций. Он писал, что «всеобщая  борьба за существование – это  борьба за отрицательную энтропию, становящуюся доступной при переходе от пылающего Солнца к холодной Земле».

Русский геохимик В. Вернадский (1863–1945) отметил около двадцати различий между живым и неживым. Основываясь  на них, он дал следующее обобщение: «Жизнь есть космическое явление, в  чем-то резко отличное от косной материи».

 

2. Гипотезы происхождения жизни

Происхождение жизни на Земле  является одной из важнейших проблем  естествознания. Еще в глубокой древности  люди задавали себе вопросы, откуда произошла  живая природа, как появилась  жизнь на Земле, где грань перехода от неживого к жизни и пр. На протяжении десятков веков менялись взгляды на проблему жизни, высказывались разные идеи, гипотезы и концепции. Этот вопрос волнует человечество и по настоящее время.

Некоторые идеи и гипотезы о происхождении жизни получили широкое распространение в разные периоды истории развития естествознания. В настоящее время существует пять гипотез возникновения жизни:

1. Креационизм – гипотеза, утверждающая, что жизнь создана  сверхъестественным существом в  результате акта творения, то  есть Богом.

2. Гипотеза самопроизвольного зарождения жизни, которая основывается на идее многократного возникновения жизни из неживого вещества.

3. Гипотеза стационарного  состояния, согласно которой жизнь  существовала всегда.

4. Гипотеза панспермии, согласно  которой жизнь была занесена  на Землю из космического пространства.

5. Гипотеза исторического  происхождения жизни путем биохимической  эволюции.

 

1. Креационизм

Концепция креационизма, по существу, научной не является, поскольку  она возникла в рамках религиозного мировоззрения. Она утверждает, что  жизнь такова, какова она есть, потому что такой ее сотворил Бог. Тем  самым практически снимается  вопрос о научном решении проблемы происхождения и сущности жизни. Тем не менее, эта концепция продолжала и продолжает пользоваться довольно большой популярностью.

В современный период происходит существенное размежевание взглядов между креационистами.

Помимо разработки сугубо богословских идей, в креационизме предпринимается ряд попыток  обосновать сотворенность мира, оставаясь в рамках методологии естествознания.

Одно из направлений креационизма, возникшее и активно развивающееся в США и получающее также некоторое распространение в других странах – «научный креационизм». Оно стремится доказать абсолютную библейскую безошибочность в вопросах естествознания и опровергнуть научные свидетельства эволюции. Фактическая обоснованность таких исследований практически единодушно отвергается научным сообществом, которое рассматривает «научный креационизм» как «идеологически мотивированную лженауку».

«Научный креационизм» как  организованное движение возникает  в 1960-х годах под влиянием более  ранних работ канадского адвентиста седьмого дня Георга МакКриди Прайса. Свои работы, такие как «Новая геология», он назвал «новой теорией катастроф». Однако его идеи не были поддержаны, вызвав последовательную критику со стороны научного сообщества. «Новая теория катастроф» также осталась в значительной степени незамеченной другими креационистами до её возрождения в 1961 году публикацией «Потоп книги Бытия: библейская запись и её причастность к науке»  Генри Морриса и Джона Уиткомба. Эта публикация быстро стала значимым текстом протестантских фундаменталистов и способствовала распространению научного креационизма в широких кругах. Генри Моррис считается фактическим основателем современного «научного креационизма» как организованного движения благодаря этой публикации, а также потому, что в 1972 году он создал Институт креационных исследований, ставший основным центром «научного креационизма».

Основными положениями «научного  креационизма» являются следующие:

• принятие Библии как надёжного источника не только в вопросах веры и морали, но и в вопросах естествознания;
• вера в творение из ничего;
• утверждение, что Земля была создана не более 10000 лет назад;
• вера в 6 дней творения, описанных в Книге Бытия;
• утверждение, что все крупные группы животных (в креационистской терминологии «сотворенные роды» или «барамины») были сотворены «функционально законченными», а не происходили от других групп организмов. Организмы могут лишь незначительно меняться внутри «сотворенных родов», либо вымирать;
• утверждение, что люди произошли не эволюционным путем, а были также сотворены в законченном виде;
• гипотеза о том, что современная геологическая картина мира была сформирована Всемирным Потопом, который совершенно покрывал всю Землю.
• вера в то, что изначально был создан «идеальный порядок», а все негативные процессы (смерть, вымирание и другие) явились результатом дальнейших изменений в первоначально созданном порядке.

Как следствие, «научный креационизм» отвергает не только эволюционное развитие, но и общепринятые геологические  и астрофизические теории в отношении  возраста и истории Земли и  Вселенной, которые признаёт противоречащими библейской истории. Сторонники «научного креационизма» (например, сотрудники «Института креационных исследований» в США) настаивают на необходимости буквального прочтения Книги Бытия (включая относительно недавнее сотворение мира и Всемирный потоп), обосновывая свою позицию как богословскими аргументами, так и псевдонаучными гипотезами в областях палеонтологии, биохимии, геологии, термодинамике и других.