окончательно опроверг гипотезу самозарождения жизни
Теории происхождения жизни
За всю историю существования человечества сторонниками этой теории не было приведено ни одного подтверждающего доказательства. Справедливо отметить, что и опровергнуть эту теорию невозможно. Основополагающим моментом здесь являются не факты, а вера.
Теория стационарного состояния
Теория панспермии (греч. pan — всё и sperma — семя)
Теория самозарождения
Сторонники этой теории считали (или считают, если такие еще остались)), что жизнь способна самозарождаться из неживого. Еще Аристотель считал, что личинки, из которых появляются мухи, самозарождаются в гниющем мясе. Эти представления были довольно долго распространены и популярны.
Особенно активно эти идеи обсуждались в конце XVI века, когда апогея достигла легенда о гомункулусе. Свой рецепт «приготовления» гомункулуса Парацельс описывает так: «Возьмите сперму и заставьте ее гнить 7 суток в запечатанной тыкве, а затем в течение 40 недель в лошадином желудке, ежедневно добавляя кровь. В результате произойдет живой ребенок, как дитя, родившееся от женщины».
Кажется что-то таинственное и магическое скрыто за этими древними строками, однако это всего лишь остроумная шутка, на которую попались многие, даже из числа наших современников. Первым аргументированно попытался опровергнуть теорию самозарождения жизни Франческо Реди в 1668 году.
В честь Луи Пастера процесс тепловой обработки пищевых продуктов называется пастеризацией. Она представляет собой нагревание жидких продуктов до 60-70 °C в течение 60 минут, в результате чего болезнетворные микроорганизмы погибают. Это позволяет сохранить продукты свежими на долгое время.
Гипотеза А.И. Опарина абиогенного происхождения жизни
В результате таких преобразований из первичного бульона возникли первые прокариотические клетки.
По итогам эксперимента в системе появились аминокислоты, сахара, жиры и даже предшественники нуклеиновых кислот.
С точки зрения вероятности возникновение жизни весьма маловероятно, однако учитывая очень долгое время (1 млрд. лет от появления Земли) вероятность такого события значительно возрастает.
© Беллевич Юрий Сергеевич 2018-2021
Данная статья написана Беллевичем Юрием Сергеевичем и является его интеллектуальной собственностью. Копирование, распространение (в том числе путем копирования на другие сайты и ресурсы в Интернете) или любое иное использование информации и объектов без предварительного согласия правообладателя преследуется по закону. Для получения материалов статьи и разрешения их использования, обратитесь, пожалуйста, к Беллевичу Юрию.
Самозарождение жизни
Живые организмы самопроизвольно возникают из неорганических веществ.
С самых давних времен люди полагали, что живые организмы появились из более простых веществ. Оставьте, например, кучу зерна под дождем, и она вскоре породит мышей; оставьте на улице мясо, и скоро по нему будут ползать личинки мух. В XVII веке Франческо Реди оставлял мясо на улице в разных горшках — открытых, плотно закрытых, покрытых сеткой, — и доказал, что личинки никогда не появятся в мясе, укрытом от мух.
И хотя эксперимент Реди обрушил представление о том, что сложные организмы могут зарождаться самопроизвольно, открытие микроорганизмов в XIX веке привело ко второму рождению понятия самозарождения жизни. Даже разлагающиеся материалы, укрытые от мух, по всей видимости, производили на свет организмы, видимые под микроскопом. К 1860 году споры вокруг самозарождения жизни стал настолько жаркими, что Французская академия предложила премию любому, кто помог бы разрешить этот вопрос. Французский ученый Луи Пастер (см. Микробная теория инфекционных заболеваний) выполнил ряд тщательно подготовленных экспериментов, которые помогли окончательно решить проблему, и получил премию академии в 1864 году.
Пастер брал колбы с длинными узкими искривленными горлышками и наполнял их жидкой питательной средой. Среда доводилась до кипения, чтобы в ней были убиты все микробы, а стеклянное горлышко играло роль ловушки для спор грибов и других микроорганизмов, которые могли загрязнить жидкость. Пастер показал, что микробы появились только в колбах, горлышки которых были в последующем разбиты — то есть если в среду попали организмы, содержащиеся в воздухе.
По иронии судьбы, в 1870-х годах возникли новые дебаты, в центре которых было предположительное самозарождение плесневых грибов в процессе брожения вина. Пастер еще раз показал, проведя убедительные эксперименты (в процессе которых он в стерильных условиях брал мякоть изнутри ягод винограда и изолировал ее от воздуха), что споры дрожжей переносятся воздухом и не зарождаются самопроизвольно в ткани винограда.
Сегодня результат долгих дебатов о самозарождении жизни обобщен в лозунге биологов: «Жизнь происходит из жизни».
Тест по биологии Возникновение жизни на Земле. Этапы эволюции растительного и животного мира 11 класс
Тест по биологии Возникновение жизни на Земле. Этапы эволюции растительного и животного мира 11 класс. Тест включает два варианта, в каждом по 10 заданий.
Вариант 1
А1. Согласно гипотезе самопроизвольного зарождения жизнь
1) существовала всегда
2) была создана сверхъестественным существом
3) возникала неоднократно из неживого вещества
4) возникла в результате процессов, подчиняющихся физическим и химическим законам
А2. Согласно гипотезе креационизма жизнь
1) существовала всегда
2) была создана сверхъестественным существом
3) возникала неоднократно из неживого вещества
4) возникла в результате процессов, подчиняющихся физическим и химическим законам
А3. Против гипотезы самозарождения жизни первым выступил
1) Л. Пастер
2) Ф. Реди
3) С. Миллер
4) А. И. Опарин
А4. Л. Пастер доказал невозможность самозарождения организмов
1) путем попадания из космоса
2) в течение всей истории Земли
3) с помощью сверхъестественных высших сил
4) в современную эпоху
А5. Согласно гипотезе биопоэза А. И. Опарина и Дж. Холдейна жизнь
1) занесена на нашу планету извне
2) была создана сверхъестественным существом
3) возникала неоднократно из неживого вещества
4) появилась на Земле в результате процесса возникновения живого из неживого при наличии благоприятных условий
А6. А. И. Опарин и Дж. Холдейн считали, что первыми органическими веществами на Земле, синтезированными абиогенным путем, были
1) РНК
2) белки
3) ДНК
4) жиры и углеводы
А7. Коацерваты являются прообразами живых систем, так как они
1) могут увеличиваться в размерах — расти
2) ограничены от водной среды прообразом мембраны
3) способны поглощать одни вещества из внешней среды и выделять в нее другие
4) отвечают всем указанным признакам
А8. В отличие от А. И. Опарина Г. Меллер считал, что первыми органическими веществами на Земле, синтезированными абиогенным путем, были
1) аминокислоты
2) белки
3) нуклеиновые кислоты
4) жиры и углеводы
В1. Установите хронологическую последовательность возникновения групп живых организмов на Земле.
А. Плоские черви
Б. Бактерии
В. Птицы
Г. Простейшие
Д. Земноводные
Е. Кишечнополостные
В2. Установите последовательность появления в процессе эволюции основных групп растений на Земле.
А. Голосеменные
Б. Покрытосеменные
В. Папоротникообразные
Г. Одноклеточные зеленые водоросли
Д. Многоклеточные водоросли
Е. Псилофиты
Вариант 2
А1. Согласно гипотезе стационарного существования жизнь
1) существовала всегда
2) была создана сверхъестественным существом
3) возникала неоднократно из неживого вещества
4) возникла в результате процессов, подчиняющихся физическим и химическим законам
А2. Согласно гипотезе панспермии жизнь
1) занесена на нашу планету извне
2) была создана сверхъестественным существом
3) возникала неоднократно из неживого вещества
4) возникла на Земле
А3. Согласно гипотезе самозарождения живые организмы
1) образуются от других живых организмов
2) созданы высшими сверхъестественными силами
3) возникают из тел неживой природы
4) занесены из космоса
А4. Окончательно опроверг гипотезу самозарождения жизни
1) Ч. Дарвин
2) К. Линней
3) Л. Пастер
4) Ж. Б. Ламарк
А5. Гипотезу первичного бульона сформулировал
1) Т. Чек
2) Г. Меллер
3) Дж. Холдейн
4) С. Фокс
А6. В своем опыте С. Миллер, пропуская через разогретую смесь метана, аммиака, водорода и паров воды электрические заряды, пытался доказать
1) невозможность зарождения жизни в первичной атмосфере Земли
2) возможность синтеза органических веществ (аминокислот) в условиях первичной атмосферы Земли
3) невозможность занесения жизни из космоса
4) возможность занесения жизни из космоса
А7. Коацерватная гипотеза А. И. Опарина заключается в
1) отрицании абиогенного синтеза органических соединений
2) утверждении, что жизнь была занесена на Землю из космоса
3) признании абиогенного синтеза органических соединений
4) признании того, что жизнь существовала всегда
А8. Наиболее важным для возникновения жизни свойством органических молекул оказалась их
1) сложность строения
2) способность к самоорганизации и самовоспроизведению
3) простота строения
4) способность к росту
В1. Установите порядок появления отделов растений в хронологической последовательности.
А. Голосеменные
Б. Хвощевидные
В. Покрытосеменные
Г. Зеленые водоросли
Д. Моховидные
В2. Установите последовательность появления групп хордовых животных в процессе эволюции.
А. Стегоцефалы
Б. Бесчерепные хордовые
В. Птицы и млекопитающие
Г. Кистеперые рыбы
Д. Пресмыкающиеся
Ответы на тест по биологии Возникновение жизни на Земле. Этапы эволюции растительного и животного мира 11 класс
Вариант 1
А1-3
А2-2
А3-2
А4-4
А5-4
А6-2
А7-4
А8-3
В1. БГЕАДВ
В2. ГДЕВАБ
Вариант 2
А1-1
А2-1
А3-3
А4-3
А5-3
А6-2
А7-3
А8-2
В1. ГДБАВ
В2. БГАДВ
История развития представлений о происхождении жизни на Земле
Вопрос 1. Какие условия необходимы для возникновения живых организмов, по мнению древнегреческих философов?
Древнегреческие философы считали, что живые организмы возникают из неживых путем самозарождения. По мнению Аристотеля, должно существовать некое «активное начало», которое способно, используя неживую материю, создать живой организм. Он считал, что такое активное начало присутствует в оплодотворенном яйце, солнечном свете и гниющем мясе.
Вопрос 3. Опишите опыты Л. Пастера, доказывающие невозможность самозарождения жизни в обычных условиях.
Сторонники теории абиогенеза («виталисты», лат. вита — жизнь) считали, что существует «жизненная сила», с помощью которой неживое может стать живым. Опровержением этой точки зрения послужили опыты Луи Пастера, доказавшие невозможность самопроизвольного зарождения жизни; в 1862 г. Пастер за эти опыты получил премию Французской Академии наук.
Луи Пастер в своих опытах пользовался колбами собственного изобретения с длинным тонким горлышком в форме буквы S. Он наливал в колбу питательный бульон и кипятил его на огне, оставляя горлышко открытым. Это было важно, поскольку считалось, что причиной отсутствия самозарождения жизни в закрытых сосудах является невозможность проникновения в них «жизненной силы», необходимой для самозарождения. Пастер в своих опытах не препятствовал возможному проникновению «жизненной силы» в колбу, однако не давал попасть туда микроорганизмам (они оседали на изгибах трубки). В итоге бульон мог храниться долгое время, оставаясь стерильным. Если же горлышко отламывали, то бульон очень быстро мутнел из-за появления в нем бактерий.
Вопрос 4. Что вам известно о гипотезе вечности жизни?
Гипотеза вечности жизни, или гипотеза стационарного состояния, утверждает, что жизнь на Земле никто не создавал, поскольку она существует вечно. Виды тоже никогда не возникали, они были и есть, а эволюции не существует. Может происходить лишь изменение численности видов или их вымирание. Гипотеза вечности жизни была выдвинута немецким ученым В. Прейером в 1880 г. Он предполагал, что даже раскаленные области внутри земного шара могут являться скоплением живых организмов со своим обменом веществ.
Вопрос 5. Какие вы знаете материалистические теории возникновения жизни?
Существует несколько основных концепций возникновения жизни:
• жизнь была создана Творцом в определенное время (креационизм);
• жизнь возникла самопроизвольно из неживого вещества (этой точки зрения придерживался, в частности, Аристотель);
• жизнь существовала всегда — концепция стационарного состояния (выдвинута немецким ученым В. Прейером в 1880 г.);
• концепция панспермии — внеземного происхождения жизни (была выдвинута шведским физиком и химиком, создателем теории электролитической диссоциации и гипотезы о парниковом эффекте Сванте Аррениусом (1859—1927).);
• концепция происхождения жизни на Земле в историческом прошлом в результате процессов, подчиняющихся физическим и химическим законам.
Полностью идеалистической является только первая из этих концепций, полностью материалистической — только последняя. Правильность ее основных положений была подтверждена в дальнейшем многими учеными.
Самопроизвольное зарождение жизни — основная концепция
Теория самопроизвольного (спонтанного) зарождения жизни
Концепция спонтанного зарождения жизни существовала в Вавилоне, Египте и Китае как альтернатива креационизму.
Креационизм — философское и религиозное учение о сотворении мира и человека Богом. Креационизм принимает жизнь как данность и не предпринимает попыток объяснения происхождения жизни естественными законами природы.
Концепция спонтанного зарождения жизни исходит из возможности самопроизвольного неоднократного зарождения жизни из неживой материи. Известным сторонником данной гипотезы является Аристотель, считавший, что частицы, из которых состоит вещество, обладают неким «началом». Оно при определенных условиях способно зародить жизнь. Древнегреческий философ верно определял заложенную жизнь в оплодотворенном яйце, но ошибался, что новые организмы могут появляться в тине и гниющем мясе. Взгляды Аристотеля значительно повлияли на ученых средневековья. Даже спустя долгое время люди продолжали верить в то, что живые существа возникают из неживой материи.
Осторожно! Если преподаватель обнаружит плагиат в работе, не избежать крупных проблем (вплоть до отчисления). Если нет возможности написать самому, закажите тут.
Самозарождение — спонтанное зарождение живых существ из неживых материалов.
В Средние века была популярна идея о создании живых существ «гомункулусов»; экспериментами в этой области занимались алхимики. Известным ученым данного периода, который «доказал» возможность самозарождения, был Ян Баптиста ван Гельмонт (1580-1644), нашедший способ создания мышей из зерен, белья и кувшина. В ходе эксперимента Гельмонт положил в темное помещение кувшин с горстью пшеницы и грязную рубашку. Через какое-то время ученый обнаружил в этом помещении мышей, что стало для него доказательством теории самозарождения. Активным началом в процессе зарождения мыши Ван Гельмонт считал человеческий пот.
Поддерживали данную гипотезу и другие натуралисты. Например, один исследователь утверждал, что видел через микроскоп самозарождение лягушки из майской росы. Эту теорию поддерживали также Галилей, Декарт, Гарвей, Гегель, Ламарк.
Опыты Реди, Нидхэма, Спалланцани, Тереховского и Пастера
Эксперимент Реди
Для доказательства ошибочности теории самозарождения Франческо Реди взял два сосуда с мертвым червем, один из которых он оставил открытым. Через какое-то время ученый заметил, что в открытом сосуде червь оказался покрыт личинками мух, а в закрытом не произошло таких же изменений. Так была доказана невозможность самозарождения мух в гниющем мясе. Результаты своих опытов Реди опубликовал в 1668 году в труде «Опыты по происхождению насекомых».
Спустя несколько лет после опытов Реди был изобретен мощный микроскоп, позволяющий увидеть мельчайшие организмы, которые могут жить в разных веществах. Это возобновило споры о самозарождении организмов.
Эксперимент Нидхэма
В 1745 г. английский естествоиспытатель Джон Тербервилл Нидхем провел ряд экспериментов, результаты которых оценивались в пользу абиогенеза.
Абиогенез — образование органических соединений, распространенных в живой природе, вне организма без участия ферментов.
Ученый для опытов использовал питательные жидкости (куриный бульон и др.). Нидхем производил нагрев жидкости и наливал ее в пробирку, которую впоследствии закупоривал. В итоге воздухонепроницаемую пробирку ученый снова нагревал и оставлял на несколько дней. В результате в жидкости образовывались организмы.
Эксперименты Спалланцани
Итальянский ученый Ладзаро Спалланцани (1729-1799) понимал, что Нидхем ошибся в своих экспериментах, и решил доказать экспериментально, что в нагреве жидкости решающую роль играет температура нагрева, которая при недостаточно высоком показателе не убивает микроорганизмы. Спалланцани закрывал пробирки с отварами и нагревал их в течение часа. Для сравнения ученый брал другие пробирки с жидкостью, которые кипятил только несколько минут. Через какое-то время Спалланцани обнаружил, что в плотно закрытых пробирках, которые он кипятил продолжительное время, никаких микроорганизмов не появилось. В тех емкостях, где нагревание проходило короткий промежуток времени, появилась жизнь.
Нидхем не желал признавать поражения и заявил в ответ на эксперименты ученого о существовании Производящей силы, находящейся в семенных отварах и бульоне, которую Спалланцани убивает путем активного нагревания пробирок. Спалланцани снова провел эксперимент: ученый приоткрыл крышку емкости с семенным отваром, который прогревал в течение нескольких часов. Согласно возражению Нидхема, Производящая сила жидкости должна была умереть, однако, приоткрытая пробирка впускала микроорганизмы из воздуха, что стало причиной их размножения в дальнейшем. Результаты экспериментов Спалланцани набирали популярность, а доказательства Нидхема стали терять актуальность.
Ладзаро Спалланцани совершил ряд важнейших открытий, сыгравших важную роль в развенчании теории самозарождения и развитии микробиологии вообще.
Опыты Тереховского
Спалланцани считал, что микроорганизмы попадают в настой из воздуха. Тереховский решил связать условия их появления с естественными условиями пребывания организмов в природе. Ученый определил, что состав вида микроскопических элементов в настоях соответствует их видовому составу в обычной воде, которая используется для приготовления этих настоев. Это говорило о том, что организмы возникают не из вещества, на основе которого делается настой.
Ученый провел ряд экспериментов, в результате которых он пришел к следующим положениям:
В результате опыты Тереховского совпадали с наблюдениями других ученых-единомышленников. Российский врач привел опыты в единую систему и убедительно обосновал собственную концепцию.
Плюсом изучения Тереховским микроорганизмов стало создание нового представления о них не как о скоплениях с заложенной жизненной активностью, а как достаточно сложных по своему строению и своей жизнедеятельности организмов. Минусом концепции ученого была ограниченность круга его изучения: Тереховский в основном занимался крупными водными микроскопическими организмами и не обращал внимание на существование спор, которые обитают в воздушной среде.
Эксперимент Пастера
При удалении этой конструкции в колбе активно начинают распространяться микроорганизмы. Этот опыт позволил Луи Пастеру опровергнуть существование особой «производящей силы», которая содержится в питательной среде (в случае с экспериментом жидкость содержала подсахаренную дрожжевую воду). Также ученый доказал, что «самозарождение» в большинстве случаев появляется из-за попадания микроорганизмов в колбу из воздуха.
После экспериментов Пастера в конце XIX века возникли новые споры о самозарождении плесневых грибов в процессе брожения вин. Ученый вновь был вынужден проводить опыт, отбирая мякоть винограда и помещая ее в стерильные условия, лишенные контакта с воздухом. Пастер доступно и понятно доказал, что спорам дрожжей необходим воздух, чтобы вызвать определенные процессы в ткани винограда.
Несостоятельность теории витализма
Несмотря на ряд проведенных опытов, в XX веке были популярны идеи о самозарождении относительно субмикроскопических живых частиц — вирусов.
Научно доказано, что вирусы не зарождаются из невирусного материала, а происходят только от себе подобных частиц, то есть вирусов.
Современные доказательства несостоятельности витализма ссылаются на работы Реди, Тереховского и Луи Пастера, которые внесли вклад в признание на мировом уровне теории, что любой организм, от самого примитивного до самого сложного и высокоорганизованного, рождается только от своих родителей, живых организмов.