Основные гипотезы происхождения жизни на Земле

Размещено на http://www.allbest.ru/

Тема: Основные гипотезы происхождения жизни на Земле

Цель: познакомить учащихся с различными взглядами на проблему возникновения и развития жизни на Земле.

Оборудование: компьютерная презентация, таблицы «Гипотезы возникновения жизни на земле», тексты «Стационарная гипотеза возникновения жизни на земле», костюмы и предметы для инсценировок( камзол, белый халат, колбы, микроскоп, глиняный горшок, рубашка, зерно, игрушечная мышь, 2 стеклянные колбы, игрушечные змеи, мухи, 2 кусочка марли).

Ход урока:

Организационный момент

Актуализация опорных знаний

1 слайд

Учитель: Бесчисленные миллиарды звезд разбросаны во Вселенной. Они рождаются и умирают. Их быстротечная жизнь полна несказанной красоты, гармонии и порядка, полна неразгаданного смысла, пронизывающего все мирозданье.

Нет случайных явлений в космосе.

Мы живем в маленьком уголке Вселенной. Это наша родина - Солнечная система. В центре ее находится Солнце, а в 150 млн км наш дом - Земля. Это изумительное место - единственное место во Вселенной, где есть условия для жизни - воздух, которым мы дышим, богатые моря и океаны.

Наша планета живая.

2 слайд

Учитель: «Жизнь - это самое прекрасное и, в конечном, итоге самое важное из того, что существует на нашей планете».

Опарин

Жизнь - одно из сложнейших явлений природы. С глубокой древности она воспринималась как таинственная и непознаваемая. Происхождение ее - предмет многовековых дискуссий. Ответ на этот вопрос имеет философское, научное и мировоззренческое значение.

3 слайд

Учитель: Сегодня мы постараемся разобраться в этом вопросе. Итак, наши основные задачи на этот урок:

· Что такое жизнь?

· Познакомиться с различными взглядами на проблему возникновения жизни на земле

· Выбрать наиболее убедительную гипотезу

Записываем тему, число

I. Изучение новой темы

1. Что такое жизнь?

4 слайд

Учитель: Что бы ответить на вопрос как возникла жизнь, надо для начала ответить, что такое жизнь. Живые объекты легко отличаются от неживых, но дать определение жизни очень сложно. До сих пор не существует однозначного, полного определения жизни. Самое известное из определений принадлежит Ф. Энгельсу. Или еще одно определение - Михаила Владимировича Волькенштейна.

5 слайд

Так как в науке не существует однозначного определения, то единственный способ описать ее - перечислить основные свойства живых организмов.

2. Отличия гипотезы от теории

6 слайд

Учитель: Жизнь - понятие сложное, многогранное и разобраться, как она появилась действительно сложно. Поэтому мы сегодня говорим не о теориях, а о гипотезах возникновения жизни.

Чем гипотеза отличается от теории?

Все они преимущественно опираются на умозрительные представления. Точно воспроизвести или экспериментально подтвердить процесс зарождения жизни сегодня невозможно.

С глубокой древности и до нашего времени было высказано огромное количество гипотез о происхожде нии жизни на Земле. Только во второй половине ХХ века было предложено 120 гипотез возникновения жизни, одни были самостоятельными, другие представляли собой продолжение уже существующих. Рассмотрим только самые часто обсуждаемые гипотезы.

8 слайд

Это гипотезы креационизма, самопроизвольного зарождения жизни, стационарного состояния, панспермии, биохимической эволюции.

Рассмотрите таблицу, которую мы заполним по ходу урока.

Гипотезы происхождения жизни на Земле

3. Гипотеза креационизма

Учитель: -Давайте начнем с самой древней из гипотез. Как вы думаете, что это за гипотеза?

8 слайд

Выступление учащегося

«Концепция креационизма имеет самую длинную историю, так как практически во всех религиях возникновение жизни рассматривается как акт Божественного творения, свидетельством чего является наличие в живых организмах особой силы, которая управляет всеми биологическими процессами. Организмы, населяющие сегодня Землю, происходят от сотворенных основных типов живых существ. Сотворенные виды были с самого начала превосходно организованы и наделены способностью к некоторой изменчивости в определенных границах, в результате микроэволюции.

Процесс божественного сотворения мира представляется как имевший место лишь единожды и поэтому недоступный для наблюдения. В связи с этим концепция творения не может быть ни доказана, ни опровергнута и существует наряду с научными гипотезами происхождения жизни.

Вопрос о продолжительности творения мира точно не определен в креационизме, т.к. В Библии сказано, что Бог сотворил мир в шесть дней. Некоторые христианские теологи верят, что это были обычные дни по 24 часа. Другие считают, что это образное выражение и на самом деле каждый день творения занимал тысячу лет. Но во всех случаях рассуждения о происхождении жизни основаны только лишь на вере в библейские откровения, сомневаться в которых нельзя.

Религия, рассматривая вопрос о происхождении жизни, ищет ответ главным образом на вопросы «с какой целью?», а не на вопрос «каким образом?». Если наука в поисках истины широко использует наблюдение и эксперимент, то богословие стремится к постижению истины через сверхъестественное откровение и веру».

Учитель: - Что мы запишем в таблицу?

4. Биогенез и абиогенез

9 слайд

Учитель: Большую часть гипотез мы относим к естественно - научным. Их много, однако все их многообразие сводится к двум взаимоисключающим точкам зрения.

Сторонники теории биогенеза (от греч. био -- жизнь и генезис -- происхождение} полагали, что все живое происходит только от живого. Их противники защищали теорию абиогенеза (а--лат. отрицательная приставка); они считали возможным происхождение живого от неживого, т. е. в той или иной мере допускали самозарождение жизни. Борьба сторонников биогенеза и абиогенеза -- одна из увлекательнейших страниц в истории науки.

5. Гипотеза стационарного состояния.

10 слайд

Учитель: Внимательно прочитайте текст и заполните таблицу( самостоятельная работа учащихся с текстом)

Текст

«Сторонники теории вечного существования (стационарного состояния) жизни считают, что Земля никогда не возникала, а существовала вечно, и вместе с ней всегда существовали различные виды живого. Но при этом некоторые виды животных вымерли, некоторые изменились, а некоторые остались прежними. Большая часть аргументов в пользу этой теории основана на исследованиях палеонтологов, выявивших исчезновение некоторых видов животных в процессе эволюции, отсутствие следов переходных звеньев между разными видами живого и все более высокими оценками возраста Земли. Вследствие этого авторы и сторонники этой модели говорят, что жизнь на Земле никогда не возникала, а существовала всегда. В разные геологические эпохи менялись лишь формы жизни. Еще они полагают, что и различные виды животных существовали всегда, что у каждого вида есть лишь две возможности существования: изменение численности или вымирание.

Эту гипотезу называют иногда гипотезой этернизма (от лат. eternus -- вечный). Концепция вечной Вселенной, до сих пор характерна для восточных религий, таких как индуизм и буддизм. С точки зрения современных астрономических знаний эта гипотеза не рассматривается как научная.Гипотеза была предложена немецким ученым В. Прейером в 1880 г».

Учитель: -Ответьте на вопросы:

В чем суть гипотезы этернизма?

Кто является основоположником?

Данные какой науки легли в основу этой гипотезы?

Решает эта гипотеза вопрос возникновения жизни?

Что вы записали в таблицу?

6. Идеи самозарождения

11 - 12 слайд

Выступление учащихся

«Данная концепция также зародилась давно, и долгое время была единственной альтернативной креационизму. Идея о самопроизвольном зарождении жизни появилась в результате повседневных наблюдений за тем, как в мусорных кучах, гниющих отбросах постоянно появляются личинки, черви, мухи. Поскольку о существовании микроорганизмов в те далекие времена не было ничего известно, то считалось, что все низшие организмы появляются путём самозарождения. Ученые Средневековья, например, допускали, что рыбы могли зародиться из ила, мыши -- из грязи, мухи -- из мяса и т.д. Подобных взглядов придерживались многие известные ученые (Аристотель, Парацельс, Коперник, Галилей, Декарт и др.), благодаря авторитету которых концепция самопроизвольного зарождения жизни смогла существовать так долго». Средневековые ученые даже предлагали рецепты получения некоторых организмов , например голландский ученый Ян Ван Гельмонт»

Инсценировка «Опыт Ван-Гельмонта»

Ян Ван Гельмонт в 17 веке описал свой опыт, утверждая, что живые мыши якобы зарождались у него из грязного белья и горсти пшеницы, запертых в шкафу. «Положи в горшок зерна, заткни его грязной рубашкой и жди. Что случится? Через двадцать один день появятся мыши: они зародятся из испарений слежавшегося зерна и грязной рубашки.

13 слайд

«Однако начиная с XVII в. стали накапливаться данные, противоречащие такому пониманию происхождения жизни. Итальянский врач Франческо Реди (1626-1697) в 1668 г. проделал опыт.

Демонстрация опыта Ф. Реди

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».

14 слайд

«В XVIII в. и в первой половине XIX в теория самозарождения жизни снова стала популярна. Теорию защищали немецкий математик и философ Г. Лейбниц (1646--1716), французский натуралист Ж. Бюффон (1707--1788), ирландский натуралист, физик, аббат Дж. Нидхэм (1713--1781). Возможность самозарождения допускал Эразм Дарвин -- эволюционист, дед Чарлза Дарвина. Даже Ж. Б. Ламарк в 1809 г. писал о возможности самозарождения грибков и некоторых паразитов.

Они утверждали, что в живых организмах существует особая «жизненная сила». По мнению виталистов (от лат. вита--жизнь), «жизненная сила» присутствует всюду. Достаточно лишь «вдохнуть» ее, и неживое станет живым. Наиболее остро встал вопрос после открытия микроорганизмов. Наблюдения показывали, что в плотно закрытой колбе с мясным бульоном или сенным настоем через некоторое время обнаруживаются микроорганизмы. Дж. Нидхэм кипятил мясо в закрытом сосуде и через некоторое время обнаруживал в бульоне микроорганизмы. Казалось, самозарождение бактерий было доказано. В ту пору не было известно, что некоторые бактерии или их споры выдерживают длительное кипячение.

Появление книги Ч. Дарвина вновь поставило вопрос о том, как возникла жизнь на Земле. Французская академия наук в 1859 г. назначила специальную премию за попытку осветить по-новому вопрос о самопроизвольном зарождении. Эту премию спустя три года (в 1862 г.) получил знаменитый французский ученый Луи Пастер».

15 слайд

Инсценировка «Опыт Л. Пастера»

«Луи Пастер (1822-- 1895) провел эксперимент, по простоте соперничавший со знаменитым опытом Реди. Он кипятил в колбе различные питательные среды, в которых могли развиваться микроорганизмы. При длительном кипячении в колбе погибали не только микроорганизмы, но и их споры. Помня о возражении виталистов, что «жизненная сила» не может проникнуть в запаянную колбу, Пастер соединил колбу с наружным воздухом длинной s-образной трубкой. Споры микроорганизмов оседали на внутренней поверхности тонкой изогнутой трубки и не могли проникнуть в питательную среду. Хорошо прокипяченная питательная среда оставалась стерильной, в ней не наблюдалось самозарождения микроорганизмов, хотя доступ воздуха (а с ним и пресловутой «жизненной силы») был обеспечен».

Учитель: Виталистам был нанесен сокрушительный удар. Было доказано, что принцип «Все живое - из живого» справедлив для всех известных организмов на нашей планете. Однако, все эти исследования породили другую проблему - откуда взялся первый живой организм?».

-Что запишем в таблицу?

7. Гипотеза панспермии

16 слайд

Учитель: Практически одновременно с опытами Пастера немецким ученым Г. Рихтером была высказана гипотеза о занесении живых существ на Землю из космоса, получившая позднее название концепции панспермии. Согласно этой гипотезе жизнь в виде «семян» широко распространена в космосе, откуда зародыши простых организмов могли попасть в земные условия и дать начало эволюции всего живого, породив таким образом все многообразие земной жизни. То есть данная теория допускала возможность возникновения жизни в разное время в разных частях Галактики и перенесения ее на Землю тем или иным способом.

Видеофрагмент

Основную идею концепции панспермии разделяли крупнейшие ученые конца XIX в. У. Томсон (барон Кельвин), Г. Гельмгольц, В.И. Вернадский, С. Аррениус и др. С. Аррениус( 1907) считал, что споры жизни могут переноситься под действием светового давления. Довольно большое число сторонников имеет эта концепция и в наши дни. Ф. Крик и Л. Орджел (1973) считали, что жизнь на нашу планету была привнесена при помощи НЛО.

Однако эта теория, строго говоря, ничего не дает. Во всяком случае, она не имеет никакого отношения к происхождению жизни, ибо даже если удастся доказать, что жизнь была занесена на нашу планету извне, то это не освобождает нас от необходимости объяснить, как же она возникла изначально. Теория панспермии позволяет разрешить лишь проблему происхождения земной жизни, одновременно увеличивая сложность основной проблемы во много раз.

-Что запишем в таблицу?

10. Биохимическая теория возникновения жизни на Земле.

17 слайд

Учитель: Первую научную теорию относительно происхождения живых организмов на Земле создал советский биохимик Александр Иванович Опарин (1894-1980). В 1924 г. он опубликовал работу «Происхождение жизни на Земле», в которых изложил представления о том, как могла возникнуть жизнь на Земле. В 1929 г. появилась статья английского биолога Д.Холдейна на ту же тему. Можно встретить информацию, что это теория химической эволюции называют еще теорией Опарина-Холдейна. Первенство в образовании жизни А.И.Опарин отдавал белкам, а Дж.Холдейн - нуклеиновым кислотам.

18 слайд

Согласно теории Опарина, жизнь возникла в специфических условиях древней Земли, и рассматривается Опариным как единый естественный процесс, который состоял из первоначальной химической эволюции, перешедшей постепенно на качественно новый уровень - биохимическую эволюцию.

Земля возникла около пяти миллиардов лет назад, первоначально температура ее поверхности была очень высокой, по мере ее остывания образовались твердая поверхность - земная кора. Атмосфера, первоначально состоявшая из легких газов (водород, гелий), затем эти газы заменялись более тяжелыми - водяным паром, углекислым газом, аммиаком и метаном. Когда температура Земли опустилась ниже 100єС, водяной пар начал конденсироваться, начались проливные дожди, продолжавшиеся тысячелетиями, грозы. Горячая вода растворяла химические вещества, содержавшиеся в атмосфере и в земной коре, образуя первичный океан. Именно тогда, по мнению Опарина, образовались первичные органические вещества. жизнь земля учащийся урок

19 слайд

Учитель: По Опарину, процесс, приведший к возникновению жизни на Земле, может быть разделен на следующие этапы:

· С помощью энергии ультрафиолета и электрических разрядов молний в бескислородной среде мог начаться синтез органических веществ из неорганических.

· 2 шаг - образование сложных органических веществ из более простых. Так называемый процесс коацервации - самопроизвольное разделение белкового раствора на отдельные капли ( аналогично - в бульоне, когда мы наблюдаем капельки жира)

· Образование из биополимеров мембранных структур. Органические вещества растворялись, образуя первичный бульон, нерастворимые белки и углеводы образовали пленку на поверхности океана. Воды мирового океана - в движении. В результате волнения образовывались складки и пузырьки. Пузырьки могли отрываться от поверхности океана под действием ветра, падали в океан и покрывались слоем пленки. Возможно, именно так образовались первые мембранные организмы-----протобионты.

· Образование полинуклеотидов - ДНК и РНК и включение их в коацерваты. Возникают примитивные самовоспроизводящиеся организмы.

Переход от протобионтов к клеточным организмам произошел примерно 3,5 млрд лет назад и ознаменовал начало биологической эволюции.

Ученые утверждают, что на возникновение жизни в земном варианте потребовалось времени - менее одного млрд. лет. Уже около 4 млрд. лет назад существовали первые микроорганизмы, от которых произошло все многообразие форм земной жизни.

20 слайд

Огромное достоинство этой теории состоит в том, что большая ее часть может быть проверена. В 1953 году на установке биолога Стэнли Миллера были смоделированы условия предположительно существовавшие в первичной атмосфере Земли.

Выступление учащегося

«Эксперимент Миллера был предельно прост. Аппарат состоял из двух стеклянных колб, соединенных в замкнутую цепь. В одну из колб помещено устройство, имитирующее грозовые эффекты - два электрода, между которыми происходит разряд при напряжении около 60 тысяч вольт; в другой колбе постоянно кипит вода. Затем аппарат заполняется атмосферой, предположительно существовавшей на древней Земле: метаном, водородом и аммиаком. Аппарат проработал неделю, после чего были исследованы продукты реакции. В основном получилась вязкое месиво случайных соединений; в растворе также было обнаружено некоторое количество органических веществ, в том числе и простейшие аминокислоты - так называемый «первичный бульон».

Учитель: Гипотеза Опарина-Холдейна завоевала много сторонников. Но у нее есть существенный минус - не удается объяснить, как произошел качественный скачок от неживого к живому.

21 слайд

Выводы: Жизнь возникла на земле абиогенным путем (из неживых элементов) и этому есть экспериментальное подтверждение. В настоящее время живое происходит только от живого (биогенное происхождение)

- Что запишем в таблицу?

IV. Закрепление материала

22 слайд

Учитель:

Назовите основные гипотезы возникновения жизни на Земле.

Какая из существующих гипотез о происхождении жизни на Земле наиболее убедительна?

Какая из этих гипотез наиболее близка вам?

Ученики отвечают.

Предполагаемые ответы:

1. Выделяют 5 основных гипотез возникновения жизни на Земле. Каждая из них имеет свои сильные и слабые стороны, но, ни одна не дает точного ответа на вопрос о происхождении жизни.

2. Наиболее убедительна гипотеза биохимической эволюции Опарина - Холдейна.

3. Гипотезы, которая могла бы стать «руководящей» и превратиться во всеобъемлющую теорию, пока еще нет.

Оценки за урок

Домашнее задание

Учебник А. А. Каменского - параграф 8.1, 8.2

Размещено на Allbest.ru