Ирина Богданова - Концепции современного естествознания. Шпаргалки

Вопросами возникновения органической жизни занимается эволюционная химия , которая видит ответ в самоорганизации химических элементов, которые из набора органогенов С, Н, О, N, Р, S и 12 химических элементов Na, K, Ca, Mg, Mn, Fe, Si, Al, Cl, Cu, Zn, Co в определенных условиях создали органические соединения – аминокислоты и белки. В 1964 г. Руденко создал теорию саморазвития открытых каталитических систем, известную как общая теория хемо– и биогенеза. Он считал, что эволюции способствовали вещества-катализаторы, ускоряющие изменения химических систем: на первом этапе изменялись неорганические химические вещества, потом возникли органические вещества и затем – органическая жизнь. Когда период интенсивных и разнообразных химических превращений сменился периодом биологической эволюции, химическая эволюция застыла и затормозилась. Поворотным моментом в истории развития жизни является кембрийская эра, когда на смену одноклеточным пришли многоклеточные живые существа. Появление многоклеточных называется иначе «кембрийским взрывом» , поскольку за 3–5 млн лет появились все известные типы живых организмов.

Гипотез, объясняющих появление жизни на Земле, существует немало. До XX в. наиболее распространенными были креационизм (божественное сотворение живого мира согласно Библии), концепция многократного спонтанного зарождения жизни из неживого вещества (Аристотель считал, что живое может возникать при разложении почвы); концепция стационарного состояния (по ней жизнь существует изначально и вечно); концепция происхождения жизни в результате определенных физических и химических процессов; теория панспермии .

Теория панспермии предполагает, что жизнь была занесена из космоса либо в виде спор микроорганизмов, либо путем вмешательства разумных пришельцев из других миров. Возможность переноса спорами достаточно реальна (метеориты), но доказательств этому нет. Намеренный перенос жизни историческими свидетельствами не подкреплен. По Либиху, можно рассматривать как постоянные хранилища органических зародышей атмосферы небесных тел и вращающихся космических туманностей, откуда жизнь переносится по всей Вселенной.

Доктор Рихтер в 1865 г. предложил гипотезу космозоев (космических зачатков) : существуют вечные зачатки жизни, которые переносятся с планеты на планету (теорию поддержали видные ученые того времени – Кельвин, Гельмгольц и др.). В начале XX в. Аррениус предложил теорию радиопанспермии (споры с населенных планет увлекаются в космос и странствуют за счет светового давления, пока не окажутся на подходящей планете, где просыпаются и порождают жизнь). В качестве «доказательств» предлагаются археологические артефакты (от наскальных рисунков до моделей самолетов из египетских гробниц) или изыскания уфологов. Наиболее уязвимым местом теории является вопрос: если жизнь откуда-то перенесена, как она там возникла, что сразу возвращает ученых к исходной точке.

Наиболее разумна теория биологической эволюции , предполагающая возникновение жизни в результате физических и химических процессов в условиях молодой Земли, которые непригодны для развитой уже жизни: высокая температура (4000 °C), атмосфера, состоящая из водяных паров, СО2, СН3, NH3, присутствие сернистых соединений (вулканическая активность), высокая электрическая активность атмосферы, ультрафиолетовое излучение Солнца, беспрепятственно достигавшее поверхности Земли при несформированном озоновом слое.

Гипотеза Опарина появилась в 1923 г. и сразу привлекла внимание. Ученый картину зарождения жизни видел так: первые сложные углеводороды могли возникать в океане из более простых соединений, постепенно накапливаться и приводить к возникновению «первичного бульона». В «бульон» входили аминокислоты и белки, возникшие в силу случайных обстоятельств (электрические разряды, высокая температура и т. п.). Белки создавали гидрофильные комплексы, которые обособлялись от водной фазы и образовывали коацерваты (сгустки) с липидной оболочкой, преобразующиеся в примитивные клетки.

В 1929 г. английский ученый Холдейн опубликовал свою гипотезу возникновения жизни (без гидрофильных комплексов и коацерватов). По Холдейну, жизнь возникла из неоргани ческих веществ путем длительной абиогенной (небиологической) молекулярной эволюции в результате закономерного процесса перехода химической формы движения материи в биологическую и путем образования простых органических соединений.

Оба ученых обосновывают теорию следующим: в раннем возрасте Земля представляла собой раскаленную планету, которая «перемешивала» химические элементы в процессе вращения (тяжелые опускались к центру, легкие всплывали к поверхности); так водород, углерод, азот сконцентрировались наверху. При охлаждении образовались также метан, углекислый газ, аммиак, цианистый водород, кислород и др. Большое значение имело образование воды и формирование того типа атмосферы, в которой возможны окислительно-восстановительные процессы. Вулканическая деятельность способствовала высвобождению массы углерода. Попадая в первобытный океан, углерод образовывал углеродные соединения, которые в результате дальнейшего синтеза под влиянием солнечной энергии образовали среду, где смогла зародиться жизнь.

Гипотеза Опарина – Холдейна содержит рациональное зерно, но устарела: она не учитывает молекулярную биологию, механизм передачи генов, роль РНК и ДНК. Однако идея подвигла других ученых смоделировать условия древней Земли в лаборатории. Миллеру удалось получить 15 аминокислот и простые сахара, Орджелу – простые нуклеиновые кислоты, на сегодняшний день синтезированы все 20 аминокислот.

Биологией называется совокупность наук о живых системах.

Предметом изучения биологии является биологическая жизнь, включая строение и функции живых существ и их природных сообществ; распространение, происхождение и развитие новых существ и их сообществ; связи живых существ и их сообществ друг с другом и с неживой природой.

К задачам биологии можно отнести изучение существующих биологических закономерностей в живой природе.

Биология оперирует методами , свойственными для всех естественных наук, – это: наблюдение (позволяет описать биологическое явление); сравнение (дает возможность найти закономерности, общие для разных явлений); эксперимент (позволяет исследователям искусственно воссоздать ситуацию и выявить свойства биологических объектов); исторический метод (раскрывает законы развития живой природы на основе данных о современном мире живого и о его прошлом).