Die Frage nach dem Ursprung des Lebens ist eine der schwierigsten Fragen der modernen Naturwissenschaft. Allerdings stieß er zu jeder Zeit auf großes Interesse. Die Schwierigkeit, eine Antwort auf diese Frage zu erhalten, besteht darin, dass es schwierig ist, die Prozesse und Phänomene, die vor Milliarden von Jahren im Universum stattfanden, genau zu reproduzieren. Gleichzeitig lenkt die aktuelle Vielfalt der Formen und Erscheinungsformen des Lebens auf der Erde die größte Aufmerksamkeit auf dieses Problem. Heute werden die folgenden Haupthypothesen zur Entstehung des Lebens unterschieden.

Kreationismus

Nach dieser Hypothese wurden das Leben und alle Arten von Lebewesen, die auf der Erde leben, von Gott geschaffen. Darüber hinaus fand die göttliche Erschaffung der Welt gleichzeitig statt, so dass der Prozess der Erschaffung des Lebens selbst einer zeitlichen Beobachtung nicht zugänglich ist. Darüber hinaus liefert der Kreationismus keine klare Interpretation des Ursprungs Gottes, des Schöpfers selbst, und hat daher den Charakter eines Postulats. Der berühmte schwedische Naturforscher K. Linnaeus sowie der herausragende russische Chemiker M.V. Lomonosov unterstützten dieses Dogma vom Ursprung des Lebens.

Hypothese der spontanen Generation

Diese Hypothese ist eine Variation Abiogenese- der Ursprung des Lebens aus unbelebter Materie. Diese Hypothese war eine Alternative zum Kreationismus, als das gesammelte Wissen der Menschen über die belebte Natur die Erschaffung des Lebens durch Gott in Frage stellte. Philosophen des antiken Griechenlands und Naturforscher des mittelalterlichen Europas glaubten an die Entstehung lebender Organismen aus unbelebter Materie. Sie glaubten und versuchten zu beweisen, dass sich dort Frösche und Insekten vermehren feuchter Boden, Fliegen in verdorbenem Fleisch usw. Ansichten über die spontane Entstehung des Lebens waren fast bis zum Ende des 18. Jahrhunderts weit verbreitet. Nur im Mitte des 19 V. Der französische Wissenschaftler Louis Pasteur hat bewiesen, dass Bakterien allgegenwärtig sind. Darüber hinaus werden alle nicht lebenden Gegenstände damit „infiziert“, wenn keine Sterilisation durchgeführt wird. Somit bestätigte Pasteur die Theorie Biogenese- Leben kann nur aus einem früheren Leben entstehen. Der Wissenschaftler widerlegte endgültig das Konzept der spontanen Entstehung des Lebens.

Panspermie-Hypothese

Im Jahr 1865 stellte der deutsche Wissenschaftler G. Richter eine Hypothese auf Panspermie, wonach Leben zusammen mit Meteoriten und kosmischem Staub aus dem Weltraum auf die Erde gebracht worden sein könnte. Ein Befürworter dieser Hypothese war der große russische Wissenschaftler und Schöpfer moderne Lehreüber die Biosphäre V.I. Wernadski. Moderne Forschung bestätigen die hohe Resistenz einiger Mikroorganismen und ihrer Sporen gegenüber Strahlung und niedrige Temperaturen. IN In letzter Zeit Es gab Berichte, dass in Meteoriten Spuren organischer Substanz gefunden wurden. Bei der Untersuchung des erdnächsten Planeten Mars wurden bakterienähnliche Strukturen und Spuren von Wasser gefunden. Diese Erkenntnisse beantworten jedoch nicht die Frage nach dem Ursprung des Lebens.

Biochemische Hypothese über den Ursprung des Lebens ist derzeit am häufigsten. Diese Hypothese wurde in den 20er Jahren aufgestellt. Letztes Jahrhundert, russischer Biochemiker A.I. Oparin und englischer Biologe J. Haldane. Es bildete die Grundlage wissenschaftlicher Vorstellungen über den Ursprung des Lebens.

Der Kern dieser Hypothese besteht darin, dass es in den frühen Stadien der Entwicklung der Erde eine lange Periode der Abiogenese gab. Lebende Organismen nahmen daran nicht teil. Für die Synthese organischer Verbindungen diente die ultraviolette Strahlung der Sonne als Energiequelle. Die Sonnenstrahlung wurde von der Ozonschicht nicht zurückgehalten, da es in der Atmosphäre der alten Erde weder Ozon noch Sauerstoff gab. Synthetisierte Aminosäuren, Zucker und andere organische Verbindungen wurden zig Millionen Jahre lang im alten Ozean gespeichert. Ihre Ansammlung führte schließlich zur Bildung einer homogenen Masse, die Oparin als „Primärbrühe“ bezeichnete. Laut Oparin entstand das Leben in der „Urbrühe“.

Oparin glaubte, dass Proteinen die entscheidende Rolle bei der Umwandlung nicht lebender Dinge in lebende Dinge zukommt. Es sind Proteine, die kolloidale Komplexe bilden können, die Wassermoleküle anziehen. Es bildeten sich solche Komplexe, die miteinander verschmolzen koazervatiert- vom Rest der Wassermasse isolierte Strukturen.

Koazervate hatten einige lebenswichtige Eigenschaften. Sie könnten selektiv Stoffe aus der umgebenden Lösung aufnehmen und an Größe zunehmen – eine Gewissheit Anschein von Ernährung und Wachstum. Beim Zerkleinern der Koazervate bildeten sich neue Tröpfchen, die die grundlegenden Eigenschaften der ursprünglichen Formation beibehielten – Anschein von Reproduktion. Doch um sich in die ersten lebenden Organismen zu verwandeln, fehlten Koazervaten biologische Membranen und genetische Informationen, um die Fortpflanzung sicherzustellen.

Der nächste Schritt bei der Entstehung des Lebens war die Entstehung von Membranen. Sie könnten aus Lipidfilmen entstehen, die die Oberfläche von Gewässern bedecken. Anschließend wurden solchen Lipidformationen in Wasser gelöste Proteine ​​zugesetzt. Dadurch erhielt die Oberfläche der Koazervate die Struktur und Eigenschaften einer biologischen Membran. Eine solche Membran könnte bereits einige Stoffe durchlassen, andere jedoch nicht.

Die weitere Kombination von Koazervaten mit Nukleinsäuren führte zur Bildung selbstregulierender und sich selbst reproduzierender erster lebender Organismen – Protobionten. Diese primitiven Primärorganismen waren Anaerobier und Heterotrophe, die sich von Substanzen aus der „Urbrühe“ ernährten. Somit war nach dieser Hypothese nach 1 Milliarde Jahren die Entstehung des Lebens auf der Erde abgeschlossen.

Derzeit werden folgende Haupthypothesen zur Entstehung des Lebens unterschieden: die Hypothesen des Kreationismus, der Spontanzeugung, der Panspermie und der Biochemie. Unter moderne Ansichten Für Wissenschaftler über den Ursprung des Lebens nimmt die biochemische Hypothese den wichtigsten Platz ein. Demnach sei das Leben auf der Erde über einen langen Zeitraum hinweg unter Abwesenheit von Sauerstoff entstanden Chemikalien und eine ständige Energiequelle.

Die Frage nach dem Ursprung des Lebens auf der Erde ist eine der schwierigsten Fragen der modernen Naturwissenschaften, auf die es noch keine eindeutige Antwort gibt.

Über den Ursprung des Lebens auf der Erde gibt es mehrere Theorien, die bekanntesten davon sind:

• Theorie der spontanen (spontanen) Erzeugung;
• Kreationismus- (oder Schöpfungs-)Theorie;
• Steady-State-Theorie;
• Theorie der Panspermie;
• Theorie der biochemischen Evolution (Theorie von A.I. Oparin).

Betrachten wir die wichtigsten Bestimmungen dieser Theorien.

Theorie der spontanen Erzeugung

Die Theorie des spontanen Ursprungs des Lebens war in der Antike weit verbreitet – Babylon, China, Antikes Ägypten und das antike Griechenland (diese Theorie wurde insbesondere von Aristoteles vertreten).

Wissenschaftler Antike Welt und das mittelalterliche Europa glaubte, dass Lebewesen ständig aus unbelebter Materie entstehen: Würmer aus Erde, Frösche aus Schlamm, Glühwürmchen aus Morgentau usw. So der berühmte niederländische Wissenschaftler des 17. Jahrhunderts. Van Helmont beschrieb in seiner wissenschaftlichen Abhandlung ganz ernsthaft ein Erlebnis, bei dem er drei Wochen lang Mäuse direkt aus einem schmutzigen Hemd und einer Handvoll Weizen in einem verschlossenen dunklen Schrank holte. Zum ersten Mal beschloss der italienische Wissenschaftler Francesco Redi (1688), eine weit verbreitete Theorie einer experimentellen Überprüfung zu unterziehen. Er legte mehrere Fleischstücke in Gefäße und bedeckte einige davon mit Musselin. In offenen Gefäßen erschienen weiße Würmer – Fliegenlarven – auf der Oberfläche des verrottenden Fleisches. In den mit Musselin bedeckten Gefäßen befanden sich keine Fliegenlarven. So konnte F. Redi nachweisen, dass Fliegenlarven nicht aus verrottendem Fleisch entstehen, sondern aus Eiern, die Fliegen auf dessen Oberfläche ablegen.

Im Jahr 1765 kochte der berühmte italienische Wissenschaftler und Arzt Lazzaro Spalanzani Fleisch- und Gemüsebrühen in verschlossenen Glasflaschen. Brühen in verschlossenen Flaschen verderben nicht. Er kam zu dem Schluss, dass die hohe Temperatur alle Lebewesen tötete, die zum Verderben der Brühe führen könnten. Allerdings überzeugten die Experimente von F. Redi und L. Spalanzani nicht alle. Vitalistische Wissenschaftler (von lat. vita- Leben) glaubte, dass in gekochter Brühe keine spontane Entstehung von Lebewesen stattfindet, da darin eine besondere „Lebenskraft“ zerstört wird, die nicht in ein verschlossenes Gefäß eindringen kann, da sie durch die Luft transportiert wird.

Im Zusammenhang mit der Entdeckung von Mikroorganismen verschärften sich die Auseinandersetzungen über die Möglichkeit der spontanen Entstehung von Leben. Wenn komplexe Lebewesen nicht spontan entstehen können, können es vielleicht Mikroorganismen?

In diesem Zusammenhang kündigte die Französische Akademie im Jahr 1859 die Verleihung eines Preises an denjenigen an, der endgültig über die Möglichkeit oder Unmöglichkeit der spontanen Entstehung von Leben entscheiden würde. Diesen Preis erhielt 1862 der berühmte französische Chemiker und Mikrobiologe Louis Pasteur. Genau wie Spalanzani kochte er die Nährbrühe in einem Glaskolben, aber der Kolben war kein gewöhnlicher, sondern hatte einen Hals in Form einer 5-förmigen Röhre. Luft und damit die „Lebenskraft“ konnten in den Kolben eindringen, aber der Staub und mit ihm die in der Luft vorhandenen Mikroorganismen setzten sich im unteren Schenkel des 5-förmigen Röhrchens ab und die Brühe im Kolben blieb steril (Abb. 1). Sobald jedoch der Flaschenhals gebrochen oder der Unterschenkel des 5-förmigen Röhrchens mit steriler Brühe gespült wurde, begann die Brühe schnell trübe zu werden – darin erschienen Mikroorganismen.

So wurde dank der Arbeit von Louis Pasteur die Theorie der spontanen Zeugung als unhaltbar anerkannt und die Theorie der Biogenese in der wissenschaftlichen Welt etabliert, deren kurze Formulierung lautet: „Alles Lebendige kommt von Lebewesen.“

Reis. 1. Pasteurkolben

Wenn jedoch alle Lebewesen im historisch absehbaren Zeitraum der menschlichen Entwicklung nur von anderen Lebewesen abstammen, stellt sich natürlich die Frage: Wann und wie erschienen die ersten Lebewesen auf der Erde?

Schöpfungstheorie

Schöpfungstheorie geht davon aus, dass alle lebenden Organismen (oder nur ihre einfachsten Formen) zu einem bestimmten Zeitpunkt von einem übernatürlichen Wesen (Gottheit, absolute Idee, Supermind, Superzivilisation usw.) erschaffen („entworfen“) wurden. Es ist offensichtlich, dass Anhänger der meisten führenden Religionen der Welt, insbesondere der christlichen Religion, seit der Antike an diesem Standpunkt festhalten.

Die Theorie des Kreationismus ist auch heute noch weit verbreitet, nicht nur in religiösen, sondern auch in wissenschaftlichen Kreisen. Es wird normalerweise verwendet, um die komplexesten Probleme der biochemischen und biologischen Evolution zu erklären, für die es derzeit keine Lösung gibt, im Zusammenhang mit der Entstehung von Proteinen und Nukleinsäuren, der Bildung des Interaktionsmechanismus zwischen ihnen, der Entstehung und Bildung einzelner komplexer Organellen oder Organe (wie das Ribosom, das Auge oder das Gehirn). Periodische „Schöpfungsakte“ erklären auch das Fehlen klarer Übergangsverbindungen zu einer Tierart
zum anderen, zum Beispiel von Würmern zu Arthropoden, von Affen zu Menschen usw. Es muss jedoch betont werden, dass der philosophische Streit um den Primat des Bewusstseins (Supermind, absolute Idee, Gottheit) oder der Materie grundsätzlich unlösbar ist, da der Versuch, etwaige Schwierigkeiten der modernen Biochemie und Evolutionstheorie durch grundsätzlich unverständliche übernatürliche Schöpfungsakte zu erklären, greift Da diese Fragen über den Rahmen wissenschaftlicher Forschung hinausgehen, kann die Theorie des Kreationismus nicht als wissenschaftliche Theorie über den Ursprung des Lebens auf der Erde eingestuft werden.

Theorien des Steady State und der Panspermie

Beide Theorien stellen komplementäre Elemente eines einzigen Weltbildes dar, dessen Kern wie folgt lautet: Das Universum existiert für immer und das Leben darin existiert für immer (stationärer Zustand). Das Leben wird von Reisenden von Planet zu Planet übertragen Weltraum„Samen des Lebens“, die Teil von Kometen und Meteoriten sein können (Panspermie). Ähnliche Ansichten über den Ursprung des Lebens vertrat insbesondere der Begründer der Biosphärenlehre, Akademiemitglied V.I. Wernadski.

Allerdings stimmt die Steady-State-Theorie, die von einer unendlich langen Existenz des Universums ausgeht, nicht mit den Daten der modernen Astrophysik überein, wonach das Universum erst vor relativ kurzer Zeit (vor etwa 16 Milliarden Jahren) durch eine Primärexplosion entstanden ist.

Es ist offensichtlich, dass beide Theorien (Panspermie und stationärer Zustand) überhaupt keine Erklärung für den Mechanismus der primären Entstehung des Lebens, seiner Übertragung auf andere Planeten (Panspermie) oder seiner zeitlichen Verschiebung in die Unendlichkeit (Theorie des stationären Zustands) bieten. .

Theorie der biochemischen Evolution (Theorie von A.I. Oparin)

Von allen Theorien über den Ursprung des Lebens ist die in der wissenschaftlichen Welt am weitesten verbreitete und anerkannteste die Theorie der biochemischen Evolution, die 1924 vom sowjetischen Biochemiker A. I. vorgeschlagen wurde. Oparin (1936 beschrieb er es ausführlich in seinem Buch „The Emergence of Life“).

Der Kern dieser Theorie besteht darin, dass die biologische Evolution – d. h. Der Entstehung, Entwicklung und Komplikation verschiedener Formen lebender Organismen ging die chemische Evolution voraus – ein langer Zeitraum in der Erdgeschichte, der mit der Entstehung, Komplikation und Verbesserung der Wechselwirkung zwischen Elementareinheiten, deren „Bausteine“ alle, verbunden war Lebewesen bestehen aus organischen Molekülen.

Präbiologische (chemische) Evolution

Den meisten Wissenschaftlern (hauptsächlich Astronomen und Geologen) zufolge entstand die Erde vor etwa 5 Milliarden Jahren als Himmelskörper. durch Kondensation von Partikeln einer um die Sonne rotierenden Gas- und Staubwolke.

Unter dem Einfluss von Kompressionskräften geben die Partikel, aus denen die Erde besteht, enorme Wärmemengen ab. Thermonukleare Reaktionen beginnen in den Tiefen der Erde. Dadurch erwärmt sich die Erde stark. Also 5 Milliarden Jahre so genannt. Die Erde war eine heiße Kugel, die durch den Weltraum raste und deren Oberflächentemperatur 4000-8000 °C erreichte (Gelächter. 2).

Allmählich beginnt sich die Erde aufgrund der Strahlung thermischer Energie in den Weltraum abzukühlen. Ungefähr 4 Milliarden Jahre so genannt. Die Erde kühlt so stark ab, dass sich auf ihrer Oberfläche eine feste Kruste bildet; Gleichzeitig strömen aus seinen Tiefen leichte, gasförmige Stoffe aus, die nach oben steigen und die Primäratmosphäre bilden. Die Zusammensetzung der Primäratmosphäre unterschied sich deutlich von der modernen. Offenbar gab es in der Atmosphäre der alten Erde keinen freien Sauerstoff und ihre Zusammensetzung umfasste Substanzen in reduziertem Zustand wie Wasserstoff (H 2), Methan (CH 4), Ammoniak (NH 3), Wasserdampf (H 2 O). ) und möglicherweise auch Stickstoff (N 2), Kohlenmonoxid und Kohlendioxid (CO und CO 2).

Der reduzierende Charakter der Primäratmosphäre der Erde ist für die Entstehung des Lebens äußerst wichtig, da Stoffe im reduzierten Zustand sehr reaktiv sind und unter bestimmten Bedingungen in der Lage sind, miteinander zu interagieren und organische Moleküle zu bilden. Auch das Fehlen von freiem Sauerstoff in der Atmosphäre der Primärerde (fast der gesamte Sauerstoff der Erde war in Form von Oxiden gebunden) ist eine wichtige Voraussetzung für die Entstehung von Leben, da Sauerstoff leicht oxidiert und dadurch organische Verbindungen zerstört. Daher wäre es bei Vorhandensein von freiem Sauerstoff in der Atmosphäre unmöglich gewesen, erhebliche Mengen organischer Substanzen auf der alten Erde anzusammeln.

Ungefähr 5 Milliarden Jahre usw.— die Entstehung der Erde als Himmelskörper; Oberflächentemperatur - 4000-8000°C

Ungefähr 4 Milliarden Jahre so genannt. - Bildung der Erdkruste und der Primäratmosphäre

Bei einer Temperatur von 1000°C- Die Synthese einfacher organischer Moleküle beginnt in der Primäratmosphäre

Energie für die Synthese wird bereitgestellt durch:

Die Temperatur der Primäratmosphäre liegt unter 100°C – die Entstehung des Primärozeans –

Synthese komplexer organischer Moleküle – Biopolymere aus einfachen organischen Molekülen:

• einfache organische Moleküle - Monomere
• komplexe organische Moleküle - Biopolymere

Planen. 2. Hauptstadien der chemischen Evolution

Wenn die Temperatur der Primäratmosphäre 1000 °C erreicht, beginnt die Synthese einfacher organischer Moleküle wie Aminosäuren, Nukleotide, Fettsäuren, Einfachzucker, mehrwertige Alkohole, organische Säuren etc. Energie für die Synthese wird zugeführt Blitzentladungen, vulkanische Aktivität, harte kosmische Strahlung und schließlich ultraviolette Strahlung der Sonne, vor der die Erde noch nicht durch einen Ozonschild geschützt ist, und es ist ultraviolette Strahlung, die Wissenschaftler als Hauptenergiequelle für abiogene (d. h. stattfindende) Strahlung betrachten ohne Beteiligung lebender Organismen) Synthese organischer Substanzen.

Anerkennung und weite Verbreitung der Theorie der K.I. Oparin wurde vor allem dadurch gefördert, dass die Prozesse der abiogenen Synthese organischer Moleküle in Modellversuchen leicht reproduzierbar sind.

Die Möglichkeit, organische Stoffe aus anorganischen Stoffen zu synthetisieren, ist seit Beginn des 19. Jahrhunderts bekannt. Bereits 1828 synthetisierte der herausragende deutsche Chemiker F. Wöhler eine organische Substanz – Harnstoff aus anorganischem – Ammoniumcyanat. Die Möglichkeit einer abiogenen Synthese organischer Substanzen unter Bedingungen, die denen der alten Erde nahe kommen, wurde jedoch erstmals im Experiment von S. Miller gezeigt.

Im Jahr 1953 reproduzierte ein junger amerikanischer Forscher, ein Doktorand an der University of Chicago, Stanley Miller, in einem Glaskolben mit darin versiegelten Elektroden die Primäratmosphäre der Erde, die nach Ansicht der damaligen Wissenschaftler aus Wasserstoffmethan bestand CH 4, Ammoniak NH und Wasserdampf H 2 0 (Abb. 3). S. Miller leitete eine Woche lang elektrische Entladungen durch dieses Gasgemisch und simulierte so Gewitter. Am Ende des Experiments wurden im Kolben α-Aminosäuren (Glycin, Alanin, Asparagin, Glutamin), organische Säuren (Bernsteinsäure, Milchsäure, Essigsäure, Glykolsäure), y-Hydroxybuttersäure und Harnstoff gefunden. Durch Wiederholung des Experiments gelang es S. Miller, einzelne Nukleotide und kurze Polynukleotidketten von fünf bis sechs Einheiten zu erhalten.

Reis. 3. Installation von S. Miller

In weiteren Experimenten zur abiogenen Synthese, die von verschiedenen Forschern durchgeführt wurden, wurden nicht nur elektrische Entladungen verwendet, sondern auch andere für die alte Erde charakteristische Energiearten – kosmische, ultraviolette und radioaktive Strahlung. hohe Temperaturen, die der vulkanischen Aktivität innewohnen, sowie verschiedene Gasmischungen, die die Primäratmosphäre simulieren. Dadurch wurde nahezu das gesamte Spektrum organischer Moleküle erhalten, die für Lebewesen charakteristisch sind: Aminosäuren, Nukleotide, fettähnliche Substanzen, einfache Zucker, organische Säuren.

Darüber hinaus kann derzeit auf der Erde eine abiogene Synthese organischer Moleküle stattfinden (z. B. im Rahmen vulkanischer Aktivität). Gleichzeitig findet man in vulkanischen Emissionen nicht nur Blausäure HCN, die eine Vorstufe von Aminosäuren und Nukleotiden ist, sondern auch einzelne Aminosäuren, Nukleotide und sogar so komplexe organische Substanzen wie Porphyrine. Die abiogene Synthese organischer Stoffe ist nicht nur auf der Erde, sondern auch im Weltraum möglich. Die einfachsten Aminosäuren kommen in Meteoriten und Kometen vor.

Als die Temperatur der Primäratmosphäre unter 100 °C sank, fielen heiße Regenfälle auf die Erde und der Primärozean entstand. Mit dem Regen gelangten abiogen synthetisierte organische Substanzen in den Primärozean, der ihn, wie der englische Biochemiker John Haldane im übertragenen Sinne ausdrückte, in eine verdünnte „Primärbrühe“ verwandelte. Offenbar beginnen im Primärozean die Prozesse der Bildung komplexer organischer Moleküle – Biopolymere – aus einfachen organischen Molekülen – Monomeren (siehe Abb. 2).

Allerdings handelt es sich bei den Polymerisationsprozessen einzelner Nukleotide, Aminosäuren und Zucker um Kondensationsreaktionen, die unter Abspaltung von Wasser ablaufen, daher fördert das wässrige Milieu nicht die Polymerisation, sondern im Gegenteil die Hydrolyse von Biopolymeren (d. h. deren). Zerstörung durch Zugabe von Wasser).

Die Bildung von Biopolymeren (insbesondere Proteinen aus Aminosäuren) könnte in der Atmosphäre bei einer Temperatur von etwa 180 °C erfolgen, von wo aus sie durch Niederschläge in den Primärozean gespült würden. Darüber hinaus ist es möglich, dass auf der alten Erde Aminosäuren in ausgetrockneten Reservoirs konzentriert wurden und unter dem Einfluss von ultraviolettem Licht und der Hitze von Lavaströmen in trockener Form polymerisierten.

Obwohl Wasser die Hydrolyse von Biopolymeren fördert, findet die Synthese von Biopolymeren in einer lebenden Zelle genau in der aquatischen Umgebung statt. Dieser Prozess wird durch spezielle Katalysatorproteine ​​– Enzyme – katalysiert und die für die Synthese notwendige Energie wird beim Abbau von Adenosintriphosphorsäure – ATP – freigesetzt. Es ist möglich, dass die Synthese von Biopolymeren in der wässrigen Umgebung des Urozeans durch die Oberfläche einiger Mineralien katalysiert wurde. Es wurde experimentell gezeigt, dass eine Lösung der Aminosäure Alanin in einem wässrigen Medium in Gegenwart einer speziellen Art von Aluminiumoxid polymerisieren kann. Dadurch entsteht das Peptid Polyalanin. Die Polymerisationsreaktion von Alanin geht mit dem Abbau von ATP einher.

Die Polymerisation von Nukleotiden ist einfacher als die Polymerisation von Aminosäuren. Es wurde gezeigt, dass in Lösungen mit hohen Salzkonzentrationen einzelne Nukleotide spontan polymerisieren und sich in verwandeln Nukleinsäuren.

Das Leben aller modernen Lebewesen ist ein Prozess der kontinuierlichen Interaktion der wichtigsten Biopolymere einer lebenden Zelle – Proteine ​​und Nukleinsäuren.

Proteine ​​sind „Arbeitermoleküle“, „Konstrukteursmoleküle“ einer lebenden Zelle. Um ihre Rolle im Stoffwechsel zu charakterisieren, verwenden Biochemiker häufig bildliche Ausdrücke wie „Protein wirkt“, „Enzym führt eine Reaktion durch“. Die wichtigste Funktion von Proteinen ist die katalytische. Wie Sie wissen, sind Katalysatoren Substanzen, die chemische Reaktionen beschleunigen, aber selbst nicht in den Endprodukten der Reaktion enthalten sind. Katalysatortanks werden Enzyme genannt. Enzyme verbiegen und beschleunigen Stoffwechselreaktionen tausendfach. Ohne sie ist der Stoffwechsel und damit das Leben nicht möglich.

Nukleinsäuren- das sind „Computermoleküle“, Moleküle sind die Bewahrer der Erbinformationen. Nukleinsäuren speichern nicht Informationen über alle Stoffe einer lebenden Zelle, sondern nur über Proteine. Es reicht aus, in der Tochterzelle die für die Mutterzelle charakteristischen Proteine ​​zu reproduzieren, damit sie alle chemischen und chemischen Eigenschaften genau nachbilden Strukturmerkmale der Mutterzelle sowie ihrer inhärenten Natur und Stoffwechselrate. Durch die katalytische Aktivität von Proteinen werden auch Nukleinsäuren selbst vervielfältigt.

Somit ist das Geheimnis des Ursprungs des Lebens das Geheimnis des Ursprungs des Mechanismus der Wechselwirkung zwischen Proteinen und Nukleinsäuren. Welche Informationen hat die moderne Wissenschaft über diesen Prozess? Welche Moleküle waren die primäre Grundlage des Lebens – Proteine ​​oder Nukleinsäuren?

Wissenschaftler glauben, dass trotz der Schlüsselrolle von Proteinen im Stoffwechsel moderner lebender Organismen die ersten „lebenden“ Moleküle keine Proteine, sondern Nukleinsäuren, nämlich Ribonukleinsäuren (RNA), waren.

1982 entdeckte der amerikanische Biochemiker Thomas Check die autokatalytischen Eigenschaften von RNA. Er zeigte experimentell, dass Ribonukleotide in einem Medium mit hohen Konzentrationen an Mineralsalzen spontan polymerisieren und Polynukleotide – RNA-Moleküle – bilden. Auf den ursprünglichen Polynukleotidketten der RNA werden wie auf einer Matrize RNA-Kopien durch Paarung komplementärer stickstoffhaltiger Basen gebildet. Die Kopierreaktion der RNA-Matrize wird durch das ursprüngliche RNA-Molekül katalysiert und erfordert nicht die Beteiligung von Enzymen oder anderen Proteinen.

Was folgt, lässt sich ziemlich gut durch einen Prozess erklären, den man auf molekularer Ebene als „natürliche Selektion“ bezeichnen könnte. Beim Selbstkopieren (Selbstassemblieren) von RNA-Molekülen kommt es zwangsläufig zu Ungenauigkeiten und Fehlern. Die fehlerhaften RNA-Kopien werden erneut kopiert. Beim erneuten Kopieren kann es erneut zu Fehlern kommen. Infolgedessen wird die Population von RNA-Molekülen in einem bestimmten Bereich des Primärozeans heterogen sein.

Da RNA-Zerfallsprozesse parallel zu den Syntheseprozessen ablaufen, reichern sich Moleküle, die entweder eine größere Stabilität oder bessere autokatalytische Eigenschaften aufweisen, im Reaktionsmedium an (d. h. Moleküle, die sich schneller kopieren, „vermehren“ sich schneller).

Auf einigen RNA-Molekülen, wie auf einer Matrix, kann es zur Selbstorganisation kleiner Proteinfragmente – Peptide – kommen. Um das RNA-Molekül herum bildet sich eine Proteinhülle.

Neben autokatalytischen Funktionen entdeckte Thomas Check das Phänomen des Selbstspleißens in RNA-Molekülen. Durch das Selbstspleißen werden RNA-Abschnitte, die nicht durch Peptide geschützt sind, spontan aus der RNA entfernt (sie werden sozusagen „herausgeschnitten“ und „herausgeworfen“), und die verbleibenden RNA-Abschnitte kodieren für Protein Fragmente werden „verschmolzen“, d. h. spontan zu einem einzigen Molekül verbinden. Dieses neue RNA-Molekül wird bereits für ein großes, komplexes Protein kodieren (Abbildung 4).

Anscheinend erfüllten die Proteinhüllen zunächst in erster Linie eine Schutzfunktion, indem sie die RNA vor Zerstörung schützten und dadurch ihre Stabilität in Lösung erhöhten (dies ist die Funktion von Proteinhüllen bei den einfachsten modernen Viren).

Es ist offensichtlich, dass in einem bestimmten Stadium der biochemischen Evolution RNA-Moleküle, die nicht nur Schutzproteine, sondern auch Katalysatorproteine ​​(Enzyme) codieren, die die Geschwindigkeit des RNA-Kopierens stark beschleunigen, im Vorteil waren. Offenbar ist genau auf diese Weise der Prozess der Interaktion zwischen Proteinen und Nukleinsäuren entstanden, den wir heute Leben nennen.

Im Laufe der weiteren Entwicklung begannen dank des Erscheinens eines Proteins mit den Funktionen eines Enzyms – der Reverse Transkriptase – Desoxyribonukleinsäure (DNA)-Moleküle, die aus zwei Ketten bestehen, auf einzelsträngigen RNA-Molekülen zu synthetisieren. Das Fehlen einer OH-Gruppe in der 2"-Position von Desoxyribose macht DNA-Moleküle stabiler gegenüber hydrolytischer Spaltung in schwach alkalischen Lösungen, d. h. die Reaktion der Umgebung in Primärreservoirs war schwach alkalisch (diese Reaktion der Umgebung ist erhalten geblieben). im Zytoplasma moderner Zellen).

Wo entstand der komplexe Prozess der Interaktion zwischen Proteinen und Nukleinsäuren? Nach der Theorie der K.I. Oparin, die sogenannten Koazervattropfen, wurden zum Geburtsort des Lebens.

Reis. 4. Hypothese des Auftretens einer Wechselwirkung zwischen Proteinen und Nukleinsäuren: a) Während des Prozesses der Selbstkopie von RNA häufen sich Fehler (1 – Nukleotide, die der ursprünglichen RNA entsprechen; 2 – Nukleotide, die nicht der ursprünglichen RNA entsprechen – Fehler beim Kopieren ); b) auf einem Teil des RNA-Moleküls aufgrund seiner physikalische und chemische Eigenschaften Aminosäuren „kleben“ (3 - RNA-Molekül; 4 - Aminosäuren), die durch die Wechselwirkung miteinander kurz werden Proteinmoleküle- Peptide. Aufgrund der Selbstspleißungseigenschaft von RNA-Molekülen werden die durch Peptide ungeschützten Abschnitte des RNA-Moleküls zerstört und die verbleibenden „verwachsen“ zu einem einzigen Molekül, das ein großes Protein kodiert. Als Ergebnis erscheint ein RNA-Molekül, bedeckt mit einer Proteinhülle (die primitivsten modernen Viren, zum Beispiel das Tabakmosaikvirus, haben eine ähnliche Struktur)

Das Phänomen der Koazervation besteht darin, dass unter bestimmten Bedingungen (z. B. in Gegenwart von Elektrolyten) Substanzen mit hohem Molekulargewicht aus der Lösung abgetrennt werden, jedoch nicht in Form eines Niederschlags, sondern in Form einer konzentrierteren Lösung – Koazervat . Beim Schütteln zerfällt das Koazervat in einzelne kleine Tröpfchen. Im Wasser sind solche Tropfen mit einer Hydratationshülle (einer Hülle aus Wassermolekülen) bedeckt, die sie stabilisiert – Abb. 5.

Koazervattropfen haben eine gewisse Ähnlichkeit mit einem Stoffwechsel: Jod kann unter dem Einfluss rein physikalischer und chemischer Kräfte bestimmte Stoffe selektiv aus einer Lösung aufnehmen und ihre Zerfallsprodukte an die Umwelt abgeben. Aufgrund der selektiven Konzentration von Substanzen aus der Umgebung können sie wachsen, und wenn sie eine bestimmte Größe erreichen, beginnen sie sich zu „vermehren“, wodurch kleine Tröpfchen entstehen, die wiederum wachsen und „knospen“ können.

Koazervattröpfchen, die durch die Konzentration von Proteinlösungen beim Mischen unter dem Einfluss von Wellen und Wind entstehen, können mit einer Hülle aus Lipiden bedeckt werden: einer einzelnen Hülle, die an Seifenmizellen erinnert (wenn ein Tropfen von der mit Wasser bedeckten Oberfläche abgehoben wird). eine Lipidschicht) oder eine Doppelhülle, die an eine Zellmembran erinnert (wenn ein mit einer einschichtigen Lipidmembran bedeckter Tropfen wiederholt auf einen Lipidfilm fällt, der die Oberfläche eines Reservoirs bedeckt – Abb. 5).

Die Prozesse der Entstehung von Koazervattröpfchen, ihr Wachstum und „Knospung“ sowie ihr „Anziehen“ mit einer Membran einer Lipiddoppelschicht lassen sich unter Laborbedingungen leicht simulieren.

Auch bei Koazervattröpfchen gibt es einen Prozess der „natürlichen Selektion“, bei dem die stabilsten Tröpfchen in Lösung gehalten werden.

Trotz der äußerlichen Ähnlichkeit von Koazervattröpfchen mit lebenden Zellen haben Koazervattröpfchen keine Hauptmerkmal Leben - die Fähigkeit zur genauen Selbstreproduktion, Selbstkopie. Offensichtlich waren die Vorläufer lebender Zellen solche Koazervattröpfchen, die Komplexe aus Replikatormolekülen (RNA oder DNA) und den von ihnen kodierten Proteinen enthielten. Es ist möglich, dass RNA-Protein-Komplexe lange Zeit außerhalb der Koazervattröpfchen in Form eines sogenannten „frei lebenden Gens“ existierten, oder dass ihre Bildung direkt im Inneren einiger Koazervattröpfchen stattfand.

Ein möglicher Weg des Übergangs von Koazervattropfen zu primitiven Fackeln:

a) Bildung eines Koazervats; 6) Stabilisierung von Koazervattröpfchen in wässrige Lösung; c) - Bildung einer doppelten Lipidschicht um den Tropfen herum, ähnlich einer Zellmembran: 1 - Koazervattropfen; 2 - monomolekulare Lipidschicht auf der Oberfläche des Reservoirs; 3 – Bildung einer einzelnen Lipidschicht um den Tropfen; 4 – Bildung einer doppelten Lipidschicht um das Tröpfchen, ähnlich einer Zellmembran; d) – ein Koazervattropfen, umgeben von einer doppelten Lipidschicht, in dessen Zusammensetzung ein Protein-Nukleotid-Komplex enthalten ist – der Prototyp der ersten lebenden Zelle

Der äußerst komplexe Prozess der Entstehung des Lebens auf der Erde, der von der modernen Wissenschaft nicht vollständig verstanden wird, verlief aus historischer Sicht äußerst schnell. Bereits 3,5 Milliarden Jahre alt. Mit dem Erscheinen der ersten lebenden Zellen endete die chemische Evolution und die biologische Evolution begann.

BILDUNGSMINISTERIUM DER RUSSISCHEN FÖDERATION

STAATLICHES INSTITUT FÜR DIENSTLEISTUNGEN UND WIRTSCHAFT ST. PETERSBURG

Abteilung für Angewandte Physik

PRÜFUNG

Kurs: „Konzepte der modernen Naturwissenschaft“

zum Thema: „Hypothesen zur Entstehung des Lebens“

Abgeschlossen von: Student im 1. Studienjahr

138 Gruppen

Bykova I.B.

Lehrer: Naydenova S.N.

Wyborg

2003

INHALT :

1. Einleitung …………………………………………………………. Seite 1

2. Konzepte über den Ursprung des Lebens……………………………… Seite 2

3. Hypothese über den Ursprung des Lebens K.I. Oparina……………….. Seite 5

4. Naturwissenschaftliche Vorstellungen über das Leben und seine Entwicklung... Seite 8

5. Geologische Epochen und die Entwicklung des Lebens ………………………… Seite 10

6. Verwendete Literatur……………………………………….. Seite 12

EINFÜHRUNG.

Eine der schwierigsten und zugleich interessantesten Fragen der modernen Naturwissenschaft ist die Frage nach dem Ursprung des Lebens. Das ist schwierig, denn wenn die Wissenschaft die Probleme der Entwicklung als die Schaffung von etwas Neuem betrachtet, stößt sie als Kulturzweig, der auf Beweisen und experimenteller Überprüfung von Aussagen basiert, an die Grenze ihrer Leistungsfähigkeit.

Wissenschaftler sind heute nicht in der Lage, den Entstehungsprozess des Lebens mit der gleichen Genauigkeit zu reproduzieren wie vor mehreren Milliarden Jahren. Selbst das sorgfältigste Experiment wird nur ein Modellexperiment sein, ohne dass eine Reihe von Faktoren berücksichtigt werden, die mit der Entstehung von Leben auf der Erde einhergingen. Die methodische Schwierigkeit liegt in der Unmöglichkeit, ein direktes Experiment zur Entstehung des Lebens durchzuführen (die Einzigartigkeit dieses Prozesses verhindert die Anwendung der grundlegenden wissenschaftlichen Methode).

Das Leben auf der Erde wird durch eine große Vielfalt an Formen repräsentiert, die sich durch eine zunehmende Komplexität von Struktur und Funktionen auszeichnen. Alle lebenden Organismen zeichnen sich durch zwei Eigenschaften aus: Integrität und Selbstreproduktion. Bei der individuellen Veränderung (Ontogenese) passen sich Organismen an äußere Bedingungen an und der Generationswechsel erhält einen evolutionsgeschichtlichen Charakter (Phylogenie). Organismen haben die Fähigkeit entwickelt, relativ unabhängig von der äußeren Umgebung zu sein (Autonomie). Eine der Haupteigenschaften jedes lebenden Organismus ist der Stoffwechsel. Daneben sind die wesentlichen Lebenszeichen Reizbarkeit, Wachstum, Fortpflanzung, Variabilität und Vererbung. Jeder lebende Organismus scheint das Wichtigste anzustreben – die Fortpflanzung seiner Art.

2. Vorstellungen vom Ursprung des Lebens.

Es gibt fünf Konzepte zum Ursprung des Lebens:

1. Das Leben wurde vom Schöpfer zu einer bestimmten Zeit geschaffen – Kreationismus.

2. Leben entstand spontan aus unbelebter Materie (dies vertrat Aristoteles, der glaubte, dass Lebewesen auch durch die Zersetzung des Bodens entstehen könnten).

3. Das Konzept eines stationären Zustands, nach dem Leben schon immer existiert hat.

4. Das Konzept der Panspermie – der außerirdische Ursprung des Lebens;

5. Das Konzept der Entstehung des Lebens auf der Erde in der historischen Vergangenheit als Ergebnis physikalischer und chemischer Gesetze unterliegender Prozesse.

Laut Kreationismus bezieht sich der Ursprung des Lebens auf ein bestimmtes, berechenbares Ereignis in der Vergangenheit. Im Jahr 1650 errechnete Erzbischof Ussher aus Irland, dass Gott im Oktober 4004 v. Chr. die Welt und am 23. Oktober um 9 Uhr morgens den Menschen erschuf. Diese Zahl erhielt er aus einer Analyse des Alters und der Verwandtschaftsverhältnisse aller in der Bibel erwähnten Personen. Zu diesem Zeitpunkt gab es im Nahen Osten jedoch bereits eine entwickelte Zivilisation, wie archäologische Untersuchungen belegen. Die Frage nach der Erschaffung der Welt und des Menschen ist jedoch nicht abgeschlossen, da die Texte der Bibel unterschiedlich interpretiert werden können.

Aristoteles formulierte auf der Grundlage von Informationen über Tiere, die von den Soldaten Alexanders des Großen und Handelsreisenden stammten, die Idee der allmählichen und kontinuierlichen Entwicklung von Lebewesen aus nichtlebenden Dingen und schuf die Idee von ​​die „Leiter der Natur“ in Bezug auf die Tierwelt. Er hatte keinen Zweifel an der spontanen Zeugung von Fröschen, Mäusen und anderen Kleintieren. Platon sprach von der spontanen Entstehung von Lebewesen aus der Erde durch den Zerfallsprozess.

Mit der Verbreitung des Christentums wurden die Ideen der spontanen Generation für ketzerisch erklärt und lange Zeit nicht in Erinnerung gerufen. Helmont entwickelte ein Rezept zur Herstellung von Mäusen aus Weizen und schmutziger Wäsche. Bacon glaubte auch, dass Verfall der Keim einer Neugeburt sei. Die Ideen der spontanen Zeugung wurden von Galileo, Descartes, Harvey, Hegel und Lamarck unterstützt.

Im Jahr 1688 bewies der italienische Biologe Francesco Redi durch eine Reihe von Experimenten mit offenen und geschlossenen Gefäßen, dass es sich bei den kleinen weißen Würmern, die in verrottendem Fleisch vorkommen, um Fliegenlarven handelt, und formulierte sein Prinzip: Alle Lebewesen sind von Lebewesen. Im Jahr 1860 zeigte Pasteur, dass Bakterien überall vorkommen und nicht lebende Substanzen infizieren können. Um sie loszuwerden, ist eine Sterilisation erforderlich Pasteurisierung .

Theorie Panspermie(die Hypothese über die Möglichkeit der Übertragung von Leben im Universum von einem kosmischen Körper auf andere) bietet keinen Mechanismus zur Erklärung der primären Entstehung von Leben und verlagert das Problem auf einen anderen Ort im Universum. Liebig glaubte, dass „die Atmosphären von Himmelskörpern sowie rotierende kosmische Nebel als ewige Aufbewahrungsorte belebter Form, als ewige Plantagen organischer Embryonen“ betrachtet werden können, von wo aus sich das Leben in Form dieser Embryonen im Universum verbreitet.

Ähnlich dachten Kelvin, Helmholtz und andere. Zu Beginn unseres Jahrhunderts kam Arrhenius auf die Idee der Radiopanspermie. Er beschrieb, wie Materieteilchen, Staubkörner und lebende Sporen von Mikroorganismen von Planeten, auf denen andere Lebewesen leben, in den Weltraum entweichen. Sie erhalten ihre Lebensfähigkeit aufrecht, indem sie aufgrund des leichten Drucks im Raum des Universums fliegen. Sobald sie auf einem Planeten mit geeigneten Lebensbedingungen sind, beginnen sie neues Leben auf diesem Planeten.

Diese Hypothese wurde von vielen unterstützt, darunter den russischen Wissenschaftlern Sergej Pawlowitsch Kostytschew (1877–1931), Lew Semenowitsch Berg (1876–1950) und Pjotr ​​Petrowitsch Lasarew (1878–1942).

Um Panspermie zu belegen, verwenden sie meist Höhlenmalereien, die Objekte darstellen, die wie Raketen oder Astronauten aussehen, oder das Aussehen von UFOs. Raumschiffflüge zerstörten den Glauben an die Existenz intelligenten Lebens auf den Planeten des Sonnensystems, der nach Schiaparellis Entdeckung der Kanäle auf dem Mars (1877) aufkam. Doch bisher wurden auf dem Mars keine Spuren von Leben gefunden.

Ende der 60er Jahre nahm das Interesse an Panspermiehypothesen wieder zu. So schrieb der Geologe B.I. Chuvashov (Fragen der Philosophie. 1966), dass das Leben im Universum seiner Meinung nach für immer existiert.

Bei der Untersuchung der Substanz von Meteoriten und Kometen wurden viele „Vorläufer von Lebewesen“ entdeckt – organische Verbindungen, Blausäure, Wasser, Formaldehyd, Cyanogene. Insbesondere Formaldehyd wurde in 60 % der Fälle in den 22 untersuchten Regionen gefunden, wobei seine Wolken mit einer Konzentration von etwa 1.000 Molekülen pro Kubikzentimeter weite Gebiete füllten. Im Jahr 1975 wurden Aminosäurevorläufer im Mondboden und in Meteoriten gefunden. Befürworter der Hypothese der Einführung von Leben aus dem Weltraum betrachten sie als „Samen“, die auf die Erde gesät wurden.

Bei Vorstellungen über die Entstehung des Lebens als Ergebnis physikalischer und chemischer Prozesse spielt die Entwicklung eines lebenden Planeten eine wichtige Rolle. Nach Ansicht vieler Biologen, Geologen und Physiker hat sich der Zustand der Erde im Laufe ihrer Existenz ständig verändert. In sehr alten Zeiten war die Erde ein heißer Planet, seine Temperatur erreichte 5.000 bis 8.000 Grad. Als der Planet abkühlte, kondensierten hochschmelzende Metalle und Kohlenstoff und bildeten die Erdkruste, die aufgrund der aktiven vulkanischen Aktivität und aller Arten von Bewegungen des sich bildenden Bodens nicht glatt war. Die Atmosphäre der Urerde unterschied sich stark von der modernen. Leichte Gase – Wasserstoff, Helium, Stickstoff, Sauerstoff, Argon und andere – wurden vom nicht ausreichend dichten Planeten noch nicht zurückgehalten, während ihre schwereren Verbindungen (Wasser, Ammoniak, Kohlendioxid, Methan) zurückblieben. Das Wasser blieb in gasförmigem Zustand, bis die Temperatur unter 100 °C fiel.

Die chemische Zusammensetzung unseres Planeten entstand als Ergebnis der kosmischen Entwicklung der Materie des Sonnensystems, bei der bestimmte Anteile quantitativer Beziehungen der Atome entstanden. Daher sind moderne Daten zum Verhältnis der Atome chemischer Elemente wichtig. Der kosmische Reichtum an Sauerstoff und Wasserstoff drückte sich im Reichtum an Wasser und seinen zahlreichen Oxiden aus. Der relativ höhere Kohlenstoffvorkommen war einer der Gründe für die größere Wahrscheinlichkeit der Entstehung von Leben. Der Reichtum an Silizium, Magnesium und Eisen trug zur Bildung von Silikaten in der Erdkruste und in Meteoriten bei. Informationsquellen über die Häufigkeit von Elementen sind Daten über die Zusammensetzung der Sonne, Meteoriten, Mondoberflächen und Planeten. Zeitalter der Meteoriten

Sie sind ungefähr so ​​alt wie die Gesteine ​​der Erde und ihre Zusammensetzung hilft dabei, die Chemie der Vergangenheit auf der Erde zu rekonstruieren und Veränderungen hervorzuheben, die durch die Entstehung von Leben auf der Erde verursacht wurden.

Die wissenschaftliche Formulierung des Problems der Entstehung des Lebens gehört Engels, der glaubte, dass Leben nicht plötzlich entstand, sondern während der Evolution der Materie entstand. K.A. Timiryazev äußerte sich in die gleiche Richtung: „Wir müssen zugeben, dass lebende Materie auf die gleiche Weise wie alle anderen Prozesse durch die Evolution ablief ... Dieser Prozess fand wahrscheinlich während des Übergangs von der anorganischen zur organischen Welt statt.“ ( 1912).

3. Hypothese über den Ursprung des Lebens K.I. Oparina

Schon Charles Darwin erkannte, dass Leben nur in der Abwesenheit von Leben entstehen kann. Im Jahr 1871 schrieb er: „Aber wenn jetzt ... in einem warmen Gewässer, das alle notwendigen Ammonium- und Phosphorsalze enthält und dem Einfluss von Licht, Wärme, Elektrizität usw. zugänglich ist, chemisch ein Protein gebildet wird, das dazu fähig ist.“ Darüber hinaus würde bei allen komplexeren Umwandlungen diese Substanz sofort zerstört oder absorbiert werden, was in der Zeit vor der Entstehung der Lebewesen unmöglich war.“ Heterotrophe Organismen, die heute auf der Erde verbreitet sind, würden neu entstehende organische Stoffe nutzen. Daher ist die Entstehung von Leben unter den uns bekannten irdischen Bedingungen unmöglich.

Die zweite Voraussetzung für die Entstehung von Leben ist die Abwesenheit von freiem Sauerstoff in der Atmosphäre. Diese wichtige Entdeckung wurde 1924 vom russischen Wissenschaftler A.I. Oparin gemacht (der englische Wissenschaftler J.B.S. Haldane kam 1929 zum gleichen Schluss). A.I. Oparin schlug das mit starken elektrischen Entladungen vor Erdatmosphäre, das vor 4–4,5 Milliarden Jahren aus Stickstoff, Wasserstoff, Kohlendioxid, Wasserdampf und Ammoniak bestand, möglicherweise unter Zusatz von Blausäure (in Kometenschweifen enthalten), den einfachsten organischen Verbindungen, die für die Entstehung von Leben notwendig waren entstanden. Daher könnten sich auf der Erdoberfläche entstehende organische Stoffe ansammeln, ohne zu oxidieren. Und jetzt reichern sie sich auf unserem Planeten nur unter sauerstofffreien Bedingungen an, wodurch Torf, Kohle und Öl entstehen. Der Schöpfer der materialistischen Hypothese über den Ursprung des Lebens auf der Erde, der russische Biochemiker und Akademiker Alexander Iwanowitsch Oparin (1894-1980), widmete sein ganzes Leben dem Problem des Ursprungs des Lebens.

Der amerikanische Biologe J. Loeb war 1912 der erste, der aus einem Gasgemisch unter dem Einfluss einer elektrischen Entladung den einfachsten Bestandteil von Proteinen – die Aminosäure Glycin – gewann.

Vielleicht erhielt er neben Glycin noch andere Aminosäuren, aber zu dieser Zeit gab es keine Methoden, um deren geringe Mengen zu bestimmen.

Loebs Entdeckung blieb unbemerkt, daher wird die erste abiogene Synthese organischer Substanzen (also ohne Beteiligung lebender Organismen) aus einem zufälligen Gasgemisch den amerikanischen Wissenschaftlern S. Miller und G. Urey zugeschrieben. 1953 führten sie ein Experiment nach dem von Oparin skizzierten Programm und unter dem Einfluss elektrischer Entladungen mit einer Spannung von bis zu 60.000 V durch, die einen Blitz simulierten, aus Wasserstoff, Methan, Ammoniak und Wasserdampf unter einem Druck von mehreren Pascal bei t = 80°C ein komplexes Gemisch aus vielen Dutzenden organischer Substanzen. Dabei überwogen Bio-Produkte.

(Carbon-)Säuren – Ameisen-, Essig- und Äpfelsäure, ihre Aldehyde sowie Aminosäuren (einschließlich Glycin und Alanin). Die Experimente von Miller und Urey wurden wiederholt an Mischungen verschiedener Gase und bei getestet verschiedene Quellen Energie (Sonnenlicht, ultraviolette und radioaktive Strahlung und nur Wärme). In allen Fällen kam organisches Material vor. Die von Miller und Urey erzielten Ergebnisse veranlassten Wissenschaftler aus verschiedenen Ländern, mögliche Wege der präbiologischen Evolution zu untersuchen. 1957 fand in Moskau das erste Internationale Symposium zum Problem der Entstehung des Lebens statt.

Nach aktuellen Daten unserer Wissenschaftler können einfachste organische Substanzen auch im Weltraum bei Temperaturen nahe dem absoluten Nullpunkt vorkommen. Im Prinzip hätte die Erde bei ihrer Entstehung abiogene organische Substanzen als Mitgift erhalten können.

Dadurch verwandelte sich der Ozean in eine komplexe Lösung organischer Substanzen (der sogenannte Primärozean), der im Prinzip anaerobe Bakterien ernähren könnte

(Organismen, die in Abwesenheit von freiem Sauerstoff leben und sich entwickeln können und durch den Abbau organischer oder anorganischer Stoffe Lebensenergie gewinnen). Neben Aminosäuren enthielt es auch Nukleinsäurevorläufer – Purinbasen, Zucker, Phosphate usw.

Allerdings sind niedermolekulare organische Substanzen noch kein Leben. Die Grundlage des Lebens sind Biopolymere – lange Moleküle aus Proteinen und Nukleinsäuren, bestehend aus Einheiten – Aminosäuren und Nukleotiden. Die Polymerisationsreaktion der Primäreinheiten findet in wässriger Lösung nicht statt, da bei der Verbindung zweier Aminosäuren oder zweier Nukleotide ein Wassermolekül abgespalten wird. Die Reaktion in Wasser verläuft in die entgegengesetzte Richtung. Die Abbaugeschwindigkeit (Hydrolyse) von Biopolymeren ist größer als die Geschwindigkeit ihrer Synthese. Im Zytoplasma unserer Zellen ist die Synthese von Biopolymeren ein komplexer Prozess, der den Aufwand von ATP-Energie erfordert. Damit er ablaufen kann, werden DNA, RNA und Proteine ​​benötigt, die ihrerseits das Ergebnis dieses Prozesses sind. Es ist klar, dass Biopolymere nicht von selbst im Urmeer entstanden sein können.

Möglicherweise fand die primäre Synthese von Biopolymeren statt, als der Primärozean gefroren oder sein trockener Rückstand erhitzt wurde. Der amerikanische Forscher S.W. Fox zeigte, dass in diesem Fall die Polymerisationsreaktion stattfindet (das freigesetzte Wasser verdunstet) und künstliche Proteinoide ähnlich wie Proteine ​​mit bis zu 200 oder mehr Aminosäuren in der Kette erhalten werden, indem er eine trockene Mischung von Aminosäuren auf 130 °C erhitzte. In Wasser gelöst hatten sie die Eigenschaften von Proteinen, stellten einen Nährboden für Bakterien dar und katalysierten (beschleunigten) sogar einige chemische Reaktionen, wie echte Enzyme. Vielleicht entstanden sie in der vorbiologischen Ära an den heißen Hängen von Vulkanen und wurden dann durch Regenfälle in den Urozean gespült. Es gibt auch die Ansicht, dass die Synthese von Biopolymeren direkt in der Primäratmosphäre stattfand und die resultierenden Verbindungen in Form von Staubpartikeln in den Primärozean gelangten.

Die nächste vorgeschlagene Stufe in der Entstehung des Lebens sind Protozellen. K.I. Oparin zeigte, dass in stehenden Lösungen organischer Substanzen Koazervate gebildet werden – mikroskopisch kleine „Tröpfchen“, die von einer semipermeablen Hülle – der Primärmembran – begrenzt werden. Organische Substanzen können in Koazervaten konzentriert werden, Reaktionen und Stoffwechsel mit der Umwelt laufen in ihnen schneller ab und sie können sich sogar wie Bakterien teilen. Fox beobachtete einen ähnlichen Prozess beim Auflösen künstlicher Proteinoide; er nannte diese Kugeln Mikrokügelchen.

In Protozellen wie Koazervaten oder Mikrosphären fanden Nustatt, bis aus ihnen ein Protogen gebildet wurde – ein primäres Gen, das die Entstehung einer bestimmten Aminosäuresequenz – des ersten Proteins – katalysieren kann. Wahrscheinlich war das erste Protein dieser Art ein Vorläufer eines Enzyms, das die Synthese von DNA oder RNA katalysiert. Jene Protozellen, in denen der primitive Mechanismus der Vererbung und Proteinsynthese entstand, teilten sich schneller und nahmen alle organischen Substanzen des Primärozeans auf. Zu diesem Zeitpunkt war die natürliche Selektion hinsichtlich der Fortpflanzungsgeschwindigkeit bereits im Gange; Jede Verbesserung der Biosynthese wurde erkannt und neue Protozellen ersetzten alle vorherigen.

Die letzten Schritte bei der Entstehung des Lebens – die Entstehung von Ribosomen und Transfer-RNAs, der genetische Code und der Energiemechanismus der Zelle mithilfe von ATP – wurden im Labor noch nicht nachgebildet. Alle diese Strukturen und Prozesse sind bereits in den primitivsten Mikroorganismen vorhanden und das Prinzip ihrer Struktur und Funktionsweise hat sich im Laufe der Erdgeschichte nicht verändert. Daher können wir das Endstadium der Entstehung des Lebens vorerst nur provisorisch rekonstruieren – bis es in Experimenten nachgebildet werden kann.

Im Moment können wir nur sagen, dass die Entstehung des Lebens auf der Erde relativ wenig Zeit in Anspruch nahm – weniger als eine Milliarde Jahre. Bereits vor 3,8 Milliarden Jahren existierten die ersten Mikroorganismen, aus denen die gesamte Vielfalt irdischer Lebensformen hervorging.

Das Leben auf der Erde ist abiogen entstanden. Derzeit stammen Lebewesen nur aus Lebewesen (biogener Ursprung). Die Möglichkeit einer Wiederentstehung von Leben auf der Erde ist ausgeschlossen.

4. Naturwissenschaftliche Vorstellungen über das Leben und seine Entwicklung

Darwin enthüllte die treibenden Kräfte der Evolution der lebenden Natur. Er versuchte, die wahre Natur der inneren Widersprüche der organischen Welt zu verstehen und zu erklären. Seine Theorie erklärt nicht nur die Natur dieser Widersprüche, sondern zeigt auch die Art und Weise auf, wie sie in der Tier- und Pflanzenwelt gelöst werden.

Einen bedeutenden Platz in allen Werken Darwins und insbesondere in „Die Entstehung der Arten“ nehmen Beweise für die Tatsache der organischen Evolution ein.

Es ist mittlerweile allgemein anerkannt, dass alle Lebewesen auf ähnlichen chemischen Verbindungen einer Gruppe von Proteinen basieren, unter denen Nukleoproteine ​​eine Sonderstellung einnehmen. Dabei handelt es sich um Verbindungen aus Proteinkörpern und Nukleinsäuren. Nukleoproteine ​​bilden den Hauptbestandteil des Zellkerns von Pflanzen und Tieren. Forschungen in der Molekularbiologie haben gezeigt, dass Nukleinsäuren für viele verantwortlich sind wichtige Prozesse lebenswichtige Aktivität von Organismen. Dabei spielen Makromoleküle der Desoxyribonukleinsäure (DNA) und Ribonukleinsäure eine besondere Rolle. (RNA). Das DNA-Molekül bestimmt im Zusammenspiel mit anderen Zellsubstanzen die Synthese von Proteinen und Enzymen, die den Stoffwechsel im Körper regulieren. Proteine ​​und Nukleoproteine ​​(insbesondere DNA und RNA) sind ein wesentlicher Bestandteil aller biologischen Organismen. Aus der Sicht der chemischen Evolution liegen sie daher dem Leben aller auf der Erde bekannten biologischen Formen zugrunde.

Darüber hinaus besteht eine ewige, kontinuierliche Verbindung zwischen unbelebter und belebter Natur. „Es gibt eine kontinuierliche, nie endende Verbindung zwischen lebloser und lebender Materie, die als kontinuierlicher biogener Fluss von Atomen von lebender Materie zur trägen Materie der Biosphäre und zurück ausgedrückt werden kann.“ Dieser biogene Atomstrom wird durch lebende Materie verursacht. Es drückt sich in nie endender Atmung, Ernährung, Fortpflanzung usw. aus.“

Die Einheit der belebten Natur wird auch durch die Differenzierung der Körper von Tieren und Pflanzen angezeigt. Somit manifestiert sich die Einheit der Welt der Organismen sowohl in ihrer als auch in ihrer chemische Zusammensetzung, sowohl in der Struktur als auch in der Funktionsweise. Diese Tatsache konnte der Aufmerksamkeit der Naturwissenschaftler nicht entgehen. Die Idee der Ähnlichkeit lebender Organismen führte J. Cuvier zur Lehre von den Typen des Tierreichs. Anschließend wurde es in den Werken von K. Baer, ​​​​E. Haeckel, A. O. Kovalevsky und I. I. Mechnikov entwickelt, die argumentierten, dass die Ähnlichkeit von Tieren nicht anders als durch die Gemeinsamkeit ihrer Herkunft erklärt werden kann.

Die Einheit der organischen Welt wird auch durch die Existenz sogenannter Zwischenformen angezeigt, zu denen Tiere und Pflanzen gehören, die eine Übergangs- und Zwischenstellung zwischen großen Taxa einnehmen.

In der organischen Welt gibt es keine starren Grenzen zwischen ihren Unterteilungen. Gleichzeitig sind die Grenzen zwischen den Arten immer real. Darwin widmet dem Problem der Arten und Artbildung große Aufmerksamkeit. Es ist kein Zufall, dass der Titel seiner Arbeit die Worte „Entstehung der Arten“ enthält. Als wichtigste Systematisierungseinheit nimmt die Art ein zentraler Ort in der Evolutionstheorie. Die Aufgabe der Evolutionstheorie besteht darin, den Mechanismus der Entstehung des Lebens und der Veränderungen in realen Tier- und Pflanzenarten, die auf der Erde leben, zu erklären.

Ein Beweis für die Evolution ist auch die Ähnlichkeit tierischer Organe, die sich in ihrer Position, ihrer Beziehung im allgemeinen Strukturplan und in der Entwicklung eines Embryos aus einem ähnlichen Rudiment ausdrückt. Ähnliche Organe werden homologe Organe genannt. Die Evolutionstheorie erklärt die Ähnlichkeit von Organen durch den gemeinsamen Ursprung der verglichenen Formen, während Anhänger kreationistischer Konzepte diese Ähnlichkeit als den Willen des Schöpfers interpretierten.

Bildung von Tiergruppen nach einem bestimmten Plan.

Die Bestätigung des Evolutionsgedankens ist die Reflexion der Entwicklungsgeschichte von Organismen, ihrer Struktur und der Prozesse der Embryonalentwicklung sowie der geografischen Verteilung von Organismen.

Bei der Entwicklung und Vertiefung evolutionärer Konzepte nimmt die Genetik einen besonderen Stellenwert ein. Die Idee der Unveränderlichkeit von Genen begann in den 20er und 30er Jahren des 20. Jahrhunderts zu überwinden. im Zusammenhang mit der Entstehung der Population, der evolutionären Genetik. Die Aufklärung der Struktur von Populationen ermöglichte uns einen neuen Blick auf die evolutionären Prozesse, die auf Populationsebene ablaufen. Die Genetik hat es ermöglicht, die Hauptstadien des Evolutionsprozesses vom Auftreten eines neuen Merkmals in einer Population bis zur Entstehung einer neuen Art zu verfolgen. Sie brachte präzise experimentelle Methoden in die Forschung auf der intraspezifischen, mikroevolutionären Ebene ein.

Grundeinheit Vererbung – ein Gen, bei dem es sich um einen Abschnitt eines DNA-Moleküls handelt, der die Entwicklung der elementaren Merkmale eines Individuums bestimmt. Elementare Evolutionseinheit muss folgende Anforderungen erfüllen: Teilung der Gliedmaßen;

die Fähigkeit zur erblichen Veränderung im Wechsel biologischer Generationen; Realität und Konkretheit der Existenz unter natürlichen Bedingungen. Die Bevölkerung gilt als eine solche Evolutionseinheit – elementare Einheit des Evolutionsprozesses, und erbliche Veränderung in einer Population ist ein elementares Evolutionsphänomen. Es spiegelt eine Veränderung der genotypischen Struktur der Population wider. Das Gen unterliegt Mutationen – erblichen Veränderungen bei einzelnen Individuen. Mutation - diskret

Ändern des Codes der Erbinformationen einer Person. Es gibt Genmutationen, chromosomale, genomische und extranukleäre Mutationen.

Der Mutationsprozess sorgt für ein sehr hohes Maß an genetischer Heterogenität in natürlichen Populationen. Da der Mutationsprozess selbst jedoch die Rolle eines „Lieferanten“ von elementarem Material erfüllt, ist er nicht probabilistischer, statistischer Natur.

Die Gesetze der Evolution finden ihren Ausdruck im Leben eines Individuums, aber die treibenden Kräfte der Evolution sind in einem System von Individuen, in diesem Fall einer Population, enthalten. Die Auflösung der Widersprüche der Bevölkerung dient als Grundlage aller Evolution und bestimmt gleichzeitig die Transformation des Organismus als integralen Bestandteil der Bevölkerung. Die Beziehungen zwischen Organismen in einer Population sind komplexer Natur. Ihre Untersuchung wird durch die Tatsache erschwert, dass Organismen zusätzlich zu Interaktionen innerhalb der Population von anderen Populationen, anderen Arten und, noch allgemeiner, Umweltbedingungen beeinflusst werden.

5. Geologische Epochen und die Entwicklung des Lebens

Unter dem Einfluss der Evolutionstheorie mussten Geologen ihre Vorstellungen über die Geschichte unseres Planeten überdenken. Die organische Welt hat sich über Milliarden von Jahren entwickelt, zusammen mit der Umwelt, in der sie existieren musste, d. h. zusammen mit der Erde. Daher kann die Entwicklung des Lebens nicht ohne die Entwicklung der Erde verstanden werden und umgekehrt. Bruder A.O. Kovalevsky Vladimir Kovalevsky (1842-1883) basierte auf der Evolutionstheorie Paläontologie– Wissenschaft der fossilen Organismen.

Geologen entdecken die ersten Spuren organischer Überreste in den ältesten Sedimenten aus der Zeit Geologisches Zeitalter des Proterozoikums, die einen riesigen Zeitraum abdeckt - 700 Millionen Jahre. Die Erde war damals fast vollständig vom Ozean bedeckt. Es wurde von Bakterien, Protozoenalgen und primitiven Meerestieren bewohnt. Die Evolution verlief dann so langsam, dass mehrere Millionen Jahre vergingen, bevor sich die organische Welt merklich veränderte.

IN Paläozoikum(Dauer etwa 365 Millionen Jahre) verlief die Entwicklung aller Lebewesen schneller. Es entstanden große Landflächen, auf denen Landpflanzen auftauchten. Besonders schnell entwickelten sich Farne: Sie bildeten riesige dichte Wälder. Auch die Meerestiere verbesserten sich, was zur Bildung riesiger Panzerfische führte. Im Karbon (Karbon), das die Blütezeit der paläozoischen Fauna und Flora markierte, tauchten Amphibien auf. Und im Perm, das das Paläozoikum beendete und das Mesozoikum begann (es liegt 185 Millionen Jahre von uns entfernt), tauchten Reptilien auf.

Noch schnelleres Tier und Gemüsewelt Die Erde begann sich zu entwickeln Mesozoikum. Schon zu Beginn dominierten Reptilien das Land. Auch die ersten Säugetiere, Beuteltiere, tauchten auf. Nadelbäume verbreiteten sich und es entstand eine Vielzahl von Vögeln und Säugetieren.

Vor etwa 70 Millionen Jahren kam Känozoikum. Die Zahl der Säugetier- und Vogelarten verbesserte sich weiter. In der Pflanzenwelt ist die vorherrschende Rolle auf Blütenpflanzen übergegangen. Es entstanden die Tier- und Pflanzenarten, die heute auf der Erde leben.

Mit der Entstehung des Menschen vor etwa 2 Millionen Jahren beginnt die aktuelle Periode des Känozoikums – das Quartär bzw Anthropogen. Auf der geologischen Zeitskala ist der Mensch ein perfektes Baby. Schließlich sind 2 Millionen Jahre für die Natur eine extrem kurze Zeitspanne. Das bedeutendste Ereignis im Känozoikum war die Entstehung große Zahl Kulturpflanzen und Haustiere. Sie alle sind das Ergebnis der schöpferischen Tätigkeit des Menschen, eines rationalen Wesens, das zu zielgerichteter Tätigkeit fähig ist.

Wenn Darwin bei der Entwicklung der Evolutionstheorie die Erfahrungen der Züchter studierte, dann lernten die Züchter, bewaffnet mit wissenschaftlicher Theorie, viel schneller und zielgerichteter neue Sorten zu entwickeln. Eine besondere Rolle kommt dabei dem russischen Wissenschaftler N.I. Vavilov (1887-1943) zu, der entwickelt hat die Lehre vom Ursprung der Kulturpflanzen. Die Evolution der Lebewesen geht weiter, allerdings unter dem Einfluss des Menschen.

Wir wissen jetzt, dass die Zweckmäßigkeit organischer Formen nicht im Voraus gegeben ist, sondern das Ergebnis eines langen und komplexen Entwicklungsprozesses der Materie ist und dass die Zweckmäßigkeit organischer Formen daher relativ ist. Der Mensch verändert nun aktiv die lebende Natur. Durch das zunehmende Eingreifen des Menschen in natürliche Prozesse entstehen neue schwerwiegende Probleme, die nur gelöst werden können, wenn der Mensch sich selbst um die umgebende Natur und den Erhalt empfindlicher Natur kümmert

Verhältnisse in Biosphäre, die sich darin über Millionen von Jahren der Entwicklung des Lebens auf der Erde entwickelt haben.

Die Lehre von der Biosphäre wurde von dem bemerkenswerten Wissenschaftler V.I. geschaffen. Wernadski (1863-1945). Unter der Biosphäre verstand der Wissenschaftler die dünne Hülle der Erde, in der Prozesse unter dem direkten Einfluss lebender Organismen ablaufen.

Die Biosphäre liegt an der Schnittstelle aller anderen Erdhüllen – der Lithosphäre, Hydrosphäre und Atmosphäre – und spielt eine entscheidende Rolle beim Stoffaustausch zwischen ihnen. Riesige Mengen an Sauerstoff, Kohlenstoff, Stickstoff, Wasserstoff und anderen Elementen passieren ständig lebende Organismen auf der Erde. V. I. Vernadsky zeigte, dass es praktisch kein einziges Element im Periodensystem gibt, das nicht darin enthalten wäre lebende Materie Planet und trennte sich während seines Zerfalls nicht von ihm. Daher ist das Gesicht der Erde als Himmelskörper tatsächlich vom Leben geprägt. Wernadskij zeigte als Erster, welch entscheidende geologische Rolle lebende Materie auf unserem Planeten spielt.

Wernadskij konzentrierte sich auch auf die enorme geologische Rolle des Menschen. Er zeigte, dass die Zukunft der Biosphäre liegt Noosphäre, d.h. Sphäre des Geistes. Der Wissenschaftler glaubte an die Kraft des menschlichen Geistes und glaubte, dass der Mensch durch zunehmende Eingriffe in natürliche Evolutionsprozesse in der Lage sein würde, die Evolution der Lebewesen so zu steuern, dass unser Planet noch schöner und reicher wird.

GEBRAUCHTE BÜCHER

1. T.Ya.Dubnischeva „Das Konzept der modernen Naturwissenschaften“, M., 2000.

2. S.Kh.Karpenkov „Konzepte der modernen Naturwissenschaft.“ M., " Handelshochschule» 2000

3. A.A. Gorelov „Konzepte der modernen Naturwissenschaft.“ M. "Zentrum" 1998

4. A.I. Oparin „Das Leben, seine Natur, sein Ursprung und seine Entwicklung“ M. 1960

5. Ponnamperuma S. „Der Ursprung des Lebens“, M., „Mir“, 1977

6. Josip Klechek Universum und Erde – M. Artia 1985

7. Kesarev V.V. Evolution der Materie im Universum – M. Atomizdat 1976

Das Leben ist das größte Wunder, das es auf unserem Planeten gibt. Die Probleme seiner Erforschung beschäftigen derzeit nicht nur Biologen, sondern auch Physiker, Mathematiker, Philosophen und andere Wissenschaftler. Natürlich die meisten komplexes Rätsel- der eigentliche Ursprung des Lebens auf der Erde.

Forscher streiten immer noch darüber, wie es dazu kam. Seltsamerweise hat die Philosophie einen wesentlichen Beitrag zur Erforschung dieses Phänomens geleistet: Diese Wissenschaft ermöglicht es Ihnen, dies zu tun richtige Schlussfolgerungen, fasst riesige Mengen an Informationen zusammen. Welche Versionen leiten Wissenschaftler auf der ganzen Welt heute? Hier sind die aktuellen Theorien zur Entstehung des Lebens auf der Erde:

• Das Konzept der spontanen Generation.
• Kreationismus oder die Theorie der göttlichen Schöpfung.
• Das Prinzip des stationären Zustands.
• Panspermie, deren Befürworter die natürliche „Produktivität“ jedes Planeten behaupten, auf dem geeignete Bedingungen herrschen. Diese Idee wurde insbesondere einst von dem bekannten Akademiker Wernadski entwickelt.
• Biochemische Evolution nach A.I. Oparin.

Betrachten wir alle diese Theorien über den Ursprung des Lebens auf der Erde etwas genauer.

Materialismus und Idealismus

Schon im Mittelalter und früher, in der arabischen Welt, waren manche Wissenschaftler sogar auf die Gefahr hin eigenes Leben, schlug vor, dass die Welt als Ergebnis einiger natürlicher Prozesse ohne die Beteiligung einer göttlichen Essenz entstanden sein könnte. Dies waren die ersten Materialisten. Dementsprechend galten alle anderen Standpunkte, die ein göttliches Eingreifen in die Erschaffung aller Dinge vorsahen, als idealistisch. Dementsprechend ist es durchaus möglich, den Ursprung des Lebens auf der Erde aus diesen beiden Positionen heraus zu betrachten.

Kreationisten argumentieren, dass Leben nur von Gott geschaffen werden konnte, während Materialisten die Theorie der Entstehung der ersten organischen Verbindungen und des Lebens aus anorganischen Substanzen vertreten. Ihre Version basiert auf der Komplexität oder Unmöglichkeit, jene Prozesse zu verstehen, die zum Leben in seiner modernen Form führten. Interessanterweise unterstützt die moderne Kirche diese Hypothese nur teilweise. Aus der Sicht der wissenschaftlich freundlichsten Persönlichkeiten ist es wirklich unmöglich, den Hauptplan des Schöpfers zu verstehen, aber wir können die Phänomene und Prozesse bestimmen, aufgrund derer das Leben entstand. Von einem wirklich wissenschaftlichen Ansatz ist dies jedoch noch sehr weit entfernt.

Derzeit herrscht der materialistische Standpunkt vor. Allerdings stellten sie nicht immer moderne Theorien über den Ursprung des Lebens auf. So war die Hypothese, dass die Entstehung und Entwicklung des Lebens auf der Erde spontan erfolgte, zunächst populär, und bereits im frühen 19. Jahrhundert fanden sich Befürworter dieses Phänomens.

Befürworter dieses Konzepts argumentierten, dass es bestimmte Naturgesetze gibt, die die Möglichkeit des willkürlichen Übergangs anorganischer Verbindungen in organische mit der anschließenden willkürlichen Entstehung von Leben bestimmen. Dazu gehört auch die Theorie der Erschaffung eines „Homunkulus“, einer künstlichen Person. Im Allgemeinen wird die spontane Entstehung des Lebens auf der Erde von einigen „Experten“ immer noch ernsthaft in Betracht gezogen... Zumindest ist es gut, dass sie über Bakterien und Viren sprechen.

Natürlich erwies sich dieser Ansatz später als falsch, aber er spielte eine wichtige Rolle und lieferte eine Menge wertvolles empirisches Material. Beachten Sie, dass die endgültige Ablehnung der Version des unabhängigen Ursprungs des Lebens erst Mitte des 19. Jahrhunderts erfolgte. Die grundsätzliche Unmöglichkeit eines solchen Prozesses wurde von Louis Pasteur bewiesen. Dafür erhielt der Wissenschaftler sogar einen bedeutenden Preis der Französischen Akademie der Wissenschaften. Bald treten die wichtigsten Theorien über die Entstehung des Lebens auf der Erde in den Vordergrund, die wir im Folgenden beschreiben werden.

Die Theorie des Akademikers Oparin

Moderne Vorstellungen über den Ursprung des Lebens auf der Erde basieren auf einer Theorie, die bereits 1924 von einem einheimischen Forscher, dem Akademiemitglied Oparin, aufgestellt wurde. Er widerlegte Redis Prinzip, das von der Möglichkeit nur der biogenen Synthese organischer Substanzen sprach, und wies darauf hin, dass dieses Konzept nur für den aktuellen Stand der Dinge gültig sei. Der Wissenschaftler wies darauf hin, dass unser Planet zu Beginn seiner Existenz ein riesiger Felsball war, auf dem es im Prinzip keine organische Substanz gab.

Oparins Hypothese war, dass der Ursprung des Lebens auf dem Planeten Erde ein langfristiger biochemischer Prozess ist, dessen Rohstoffe übliche Verbindungen sind, die auf jedem Planeten zu finden sind. Der Akademiker vermutete, dass der Übergang dieser Stoffe in komplexere Stoffe unter dem Einfluss extrem starker physikalischer und chemischer Faktoren möglich sei. Oparin stellte als erster eine Hypothese über die kontinuierliche Umwandlung und Wechselwirkung organischer und anorganischer Verbindungen auf. Er nannte es „biochemische Evolution“. Nachfolgend sind die Hauptstadien der Entstehung des Lebens auf der Erde nach Oparin aufgeführt.

Stufe der chemischen Evolution

Vor etwa vier Milliarden Jahren, als unser Planet ein riesiges und lebloses Gestein in den Tiefen des Weltraums war, lief auf seiner Oberfläche bereits der Prozess der nichtbiologischen Synthese von Kohlenstoffverbindungen ab. Während dieser Zeit stießen Vulkane gigantische Mengen Lava und heiße Gase aus. Beim Abkühlen in der Primäratmosphäre verwandelten sich die Gase in Wolken, aus denen unaufhörlich sintflutartige Regenfälle fielen. Alle diese Prozesse fanden über Millionen von Jahren statt. Aber entschuldigen Sie, wann begann der Ursprung des Lebens auf der Erde?

Gleichzeitig entstanden durch die Schauer riesige Primärmeere, deren Wasser extrem mit Salzen gesättigt war. Dort gelangten die ersten organischen Verbindungen, deren Bildung in der Atmosphäre unter dem Einfluss starker elektrischer Entladungen und UV-Strahlung erfolgte. Allmählich nahm ihre Konzentration zu, bis sich die Meere in eine Art „Brühe“ verwandelten, die mit Peptiden gesättigt war. Doch wie ging es weiter und wie entstanden aus dieser „Suppe“ die ersten Zellen?

Bildung von Eiweißverbindungen, Fetten und Kohlenhydraten

Und erst im zweiten Stadium erscheinen in der „Brühe“ echte Proteine ​​und andere Verbindungen, aus denen das Leben aufgebaut ist. Die Bedingungen auf der Erde wurden milder, Kohlenhydrate, Proteine ​​und Fette, die ersten Biopolymere und Nukleotide erschienen. So entstanden Koazervattröpfchen, die den Prototyp echter Zellen darstellten. Grob gesagt war dies die Bezeichnung für Tropfen aus Proteinen, Fetten und Kohlenhydraten (wie in Suppen). Diese Formationen konnten jene Stoffe aufnehmen und absorbieren, die im Wasser der Primärmeere gelöst waren. Gleichzeitig fand eine Art Evolution statt, deren Ergebnis Tropfen mit erhöhter Widerstandsfähigkeit und Stabilität gegenüber Umwelteinflüssen waren.

Aussehen der ersten Zellen

Tatsächlich verwandelte sich diese amorphe Formation im dritten Stadium in etwas „Bedeutungsvolleres“. Das heißt, in eine lebende Zelle, die zum Prozess der Selbstreproduktion fähig ist. Die natürliche Auswahl der Tropfen, die wir oben bereits besprochen haben, wurde immer strenger. Die ersten „fortgeschrittenen“ Koazervate verfügten bereits über einen, wenn auch primitiven, Stoffwechsel. Wissenschaftler vermuten, dass der Tropfen, nachdem er eine bestimmte Größe erreicht hatte, in kleinere Formationen zerfiel, die alle Merkmale der Mutterzelle aufwiesen.

Nach und nach bildete sich um den Kern des Koazervats eine Lipidschicht, wodurch eine vollwertige Zellmembran entstand. So entstanden die Primärzellen, die Archezellen. Es ist dieser Moment, der zu Recht als Ursprung des Lebens auf der Erde angesehen werden kann.

Ist die nichtbiologische Synthese organischer Stoffe real?

Was die Hypothese über den Ursprung des Lebens auf der Erde aus Oparin betrifft... Viele Menschen haben sofort eine Frage: „Wie realistisch ist die Bildung organischer Materie aus anorganischer Materie unter natürlichen Bedingungen?“ Viele Forscher haben sich solche Gedanken gemacht!

Im Jahr 1953 modellierte der amerikanische Wissenschaftler Miller die Uratmosphäre der Erde mit ihren unglaublichen Temperaturen und elektrischen Entladungen. In dieses Medium wurden einfache anorganische Verbindungen gegeben. Dadurch entstanden dort Essig- und Ameisensäure sowie andere organische Verbindungen. So entstand das Leben auf der Erde. Kurz gesagt kann dieser Prozess durch das philosophische Gesetz des „Übergangs von Quantität in Qualität“ charakterisiert werden. Einfach ausgedrückt: Mit der Ansammlung einer bestimmten Menge an Proteinen und anderen Substanzen im Primärozean erhalten diese Verbindungen unterschiedliche Eigenschaften und die Fähigkeit zur Selbstorganisation.

Stärken und Schwächen von Oparins Theorie

Das von uns betrachtete Konzept weist nicht nur Stärken, sondern auch Schwächen auf. Stärke Theorie ist ihre Logik und experimentelle Bestätigung der abiotischen Synthese organischer Verbindungen. Im Prinzip könnte dies der Ursprung und die Entwicklung des Lebens auf der Erde sein. Eine große Schwäche ist die Tatsache, dass bisher niemand erklären kann, wie Koazervate zu einer komplexen biologischen Struktur entarten konnten. Sogar Befürworter der Theorie geben zu, dass der Übergang von einem Protein-Fett-Tröpfchen zu einer vollwertigen Zelle sehr zweifelhaft ist. Wir übersehen wahrscheinlich etwas, wenn wir uns unbekannte Faktoren nicht berücksichtigen. Derzeit sind sich alle Wissenschaftler darüber im Klaren, dass es einen starken Sprung gab, der die Selbstorganisation der Materie ermöglichte. Wie konnte das überhaupt passieren? Es ist immer noch unklar... Welche anderen Haupttheorien über den Ursprung des Lebens auf der Erde gibt es?

Theorie der Panspermie und des Steady State

Wie wir bereits sagten, wurde diese Version einst vom berühmten Akademiker Wernadski vehement unterstützt und „gefördert“. Im Allgemeinen kann die Theorie der Panspermie nicht isoliert vom Konzept eines stationären Zustands diskutiert werden, da sie das Prinzip der Entstehung des Lebens unter demselben Gesichtspunkt betrachtet. Das sollte man zum ersten Mal wissen dieses Konzept wurde Ende des 19. Jahrhunderts vom Deutschen Richter vorgeschlagen. 1907 wurde er vom schwedischen Forscher Arrhenius unterstützt.

Wissenschaftler, die an diesem Konzept festhalten, glauben, dass Leben im Universum einfach existierte und immer existieren wird. Die Übertragung von Planet zu Planet erfolgt mit Hilfe von Kometen und Meteoriten, die die Rolle eigenartiger „Samen“ spielen. Der Nachteil dieser Theorie besteht darin, dass angenommen wird, dass das Universum selbst vor etwa 15 bis 25 Milliarden Jahren entstanden ist. Es sieht überhaupt nicht nach Ewigkeit aus. Wenn man bedenkt, dass die potenziell für die Entstehung von Leben geeigneten Planeten um ein Vielfaches kleiner sind als gewöhnliche Gesteinsplanetoiden, stellt sich ganz logisch die Frage: „Wann und wo hat sich das Leben gebildet und wie hat es sich mit solcher Geschwindigkeit im gesamten Universum ausgebreitet?“ unter Berücksichtigung der unrealistischen Entfernungen?“

Es sei daran erinnert, dass das Alter unseres Planeten nicht mehr als 5 Milliarden Jahre beträgt. Kometen und Asteroiden fliegen viel langsamer als das Licht, sodass sie möglicherweise einfach nicht genug Zeit haben, um die „Samen“ des Lebens auf der Erde zu säen. Befürworter der Panspermie vermuten, dass bestimmte Samen (z. B. Sporen von Mikroorganismen) „auf Lichtstrahlen“ mit angemessener Geschwindigkeit transportiert werden ... Doch durch jahrzehntelange Raumfahrt konnte nachgewiesen werden, dass es im Weltraum etliche freie Teilchen gibt. Die Wahrscheinlichkeit dieser Methode zur Verbreitung lebender Organismen ist zu gering.

Einige Forscher vermuten heute, dass jeder Planet, der für Leben geeignet ist, irgendwann Proteinkörper bilden könnte, der Mechanismus dieses Prozesses ist uns jedoch unbekannt. Andere Wissenschaftler sagen, dass es im Universum vielleicht einige „Wiegen“ gibt, Planeten, auf denen sich Leben bilden kann. Es klingt natürlich wie eine Art Science-Fiction... Aber wer weiß. IN letzten Jahren Im In- und Ausland nahm nach und nach eine Theorie Gestalt an, deren Bestimmungen von den ursprünglich in den Atomen von Stoffen kodierten Informationen sprechen...

Angeblich liefern diese Daten genau den Anstoß, der zur Umwandlung einfachster Koazervate in Archezellen führt. Wenn wir logisch denken, dann ist dies dieselbe Theorie über die spontane Entstehung des Lebens auf der Erde! Im Allgemeinen ist es schwierig, das Konzept der Panspermie als vollständige wissenschaftliche These zu betrachten. Ihre Befürworter können nur sagen, dass das Leben von anderen Planeten auf die Erde gebracht wurde. Doch wie ist es dort entstanden? Darauf gibt es keine Antwort.

„Geschenk“ vom Mars?

Heute ist mit Sicherheit bekannt, dass es auf dem Roten Planeten tatsächlich Wasser gab und alle Bedingungen für die Entwicklung von Proteinleben günstig waren. Die Daten, die dies bestätigen, wurden dank der Arbeit an der Oberfläche von zwei Landern gleichzeitig gewonnen: Spirit und Curiosity. Doch Wissenschaftler streiten immer noch leidenschaftlich: Gab es dort Leben? Tatsache ist, dass die von denselben Rovern erhaltenen Informationen auf die kurzfristige (geologische) Existenz von Wasser auf diesem Planeten hinweisen. Wie hoch ist die Wahrscheinlichkeit, dass sich dort grundsätzlich vollwertige Eiweißorganismen entwickelt haben? Auch auf diese Frage gibt es keine Antwort. Auch wenn das Leben vom Mars auf unseren Planeten kam, erklärt dies in keiner Weise den Prozess seiner Entwicklung dort (über den wir bereits geschrieben haben).

Wir haben also die Grundkonzepte des Ursprungs des Lebens auf der Erde untersucht. Welche davon absolut wahr sind, ist unbekannt. Das Problem ist, dass es noch keinen einzigen experimentell bestätigten Test gibt, der zumindest Oparins Konzept bestätigen oder widerlegen könnte, ganz zu schweigen von anderen Thesen. Ja, wir können Proteine ​​problemlos synthetisieren, aber wir können kein Lebendprotein erhalten. Den Wissenschaftlern steht also noch viele Jahrzehnte Arbeit bevor.

Es gibt noch ein anderes Problem. Tatsache ist, dass wir intensiv nach kohlenstoffbasiertem Leben suchen und versuchen, genau zu verstehen, wie es entstanden ist. Was wäre, wenn das Konzept des Lebens viel umfassender wäre? Was wäre, wenn es auf Silizium basieren könnte? Grundsätzlich widerspricht diese Sichtweise nicht den Prinzipien der Chemie und Biologie. Auf dem Weg, Antworten zu finden, stoßen wir auf immer neue Fragen. Derzeit haben Wissenschaftler mehrere grundlegende Thesen aufgestellt, anhand derer Menschen nach potenziell bewohnbaren Planeten suchen. Hier sind sie:

• Der Planet soll in der sogenannten „Komfortzone“ um den Stern kreisen: Seine Oberfläche soll weder zu heiß noch zu kalt sein. Grundsätzlich erfüllen mindestens ein oder zwei Planeten in jedem Sternensystem diese Anforderung (insbesondere Erde und Mars).
• Die Masse eines solchen Körpers sollte durchschnittlich sein (innerhalb des Eineinhalbfachen der Erdgröße). Zu viel große Planeten oder eine unrealistisch hohe Schwerkraft haben oder Gasriesen sind.
• Mehr oder weniger hochorganisiertes Leben kann nur in der Nähe relativ alter Sterne (mindestens drei bis vier Milliarden Jahre) existieren.
• Der Stern sollte seine Parameter nicht ernsthaft ändern. Es ist sinnlos, in der Nähe von Weißen Zwergen oder Roten Riesen nach Leben zu suchen: Wäre es dort gewesen, wäre es aufgrund extrem ungünstiger Umweltbedingungen längst ausgestorben.
• Es ist wünschenswert, dass das Sternensystem einzeln ist. Moderne Forscher widersprechen dieser These grundsätzlich. Es ist möglich, dass ein Doppelsternsystem mit zwei Sternen an gegenüberliegenden Enden noch mehr potenziell bewohnbare Planeten enthalten könnte. Darüber hinaus wird heute immer häufiger davon gesprochen, dass es irgendwo am Rande des Sonnensystems eine Gasstaubwolke gibt, den Vorläufer der ungeborenen zweiten Sonne.

Abschließende Schlussfolgerungen

Was können wir also abschließend sagen? Erstens fehlen uns dringend Daten über die genauen Umweltbedingungen auf der neu entstandenen Erde. Um diese Informationen zu erhalten, sollte man idealerweise die Entwicklung eines Planeten beobachten, der unserem in anderer Hinsicht ähnlich ist. Darüber hinaus fällt es den Forschern immer noch schwer, genau zu sagen, welche Faktoren den Übergang koazervatierter Archekapellen in vollwertige Zellen stimulieren. Vielleicht werden weitere eingehende Untersuchungen des Genoms von Lebewesen einige Antworten liefern.

Lernziele:

Erweiterung und Verallgemeinerung des Wissens der Studierenden über unterschiedliche Ansichten über den Ursprung des Lebens auf der Erde;

Schaffung einer problemorientierten Entwicklungsumgebung als Voraussetzung für die Entfaltung des intellektuellen Potenzials eines Abiturienten.

Ausrüstung:

Porträts herausragender Wissenschaftler und Philosophen der Vergangenheit;

Vorträge: „Kreationismus“, „Entwicklung von Ideen über den Ursprung des Lebens“;

Karte zur Durchführung von Laborarbeiten: „Analyse und Bewertung verschiedener Hypothesen zur Entstehung des Lebens“;

Karte „ Kurzes Wörterbuch Bedingungen";

Computer, Projektor, Leinwand.

Während des Unterrichts

1. Wissen aktualisieren.

Unterschiede zwischen Leben und Nichtleben und die Definition von „Leben“. (kurzes Gespräch).

2. Einführungsrede des Lehrers.

Seit 4,5 Milliarden Jahren existiert Leben auf der Erde. Es erfüllt alle Ecken unseres Planeten. Seen, Flüsse, Meere, Ozeane, Berge, Ebenen, Wüsten und sogar die Luft werden von Lebewesen bewohnt. Schätzungen zufolge gab es im Laufe der gesamten Lebensgeschichte auf der Erde etwa 4,5 Milliarden Tier- und Pflanzenarten.

Wie ist das Leben auf unserem Planeten entstanden und hat sich entwickelt? Das Problem des Ursprungs des Lebens beschäftigt das menschliche Denken seit der Antike. Von der Antike bis in unsere Zeit wurden viele Hypothesen über den Ursprung des Lebens auf der Erde aufgestellt. Aber bis heute gibt es keine endgültige Antwort. Indem wir die Geschichte der Entwicklung von Ideen über den Ursprung des Lebens erkunden, können wir uns nur mit den von Wissenschaftlern vorgeschlagenen wissenschaftlichen Theorien und den Ergebnissen ihrer Forschung zu diesem Thema vertraut machen.

Von der Antike bis in unsere Zeit wurden viele Hypothesen über den Ursprung des Lebens auf der Erde aufgestellt. Ihre ganze Vielfalt reduziert sich jedoch auf zwei sich gegenseitig ausschließende Gesichtspunkte.

Befürworter der Theorie der Biogenese (von griechisch bio – Leben und genesis – Ursprung) glaubten, dass alle Lebewesen nur aus Lebewesen entstehen. Ihre Gegner verteidigten die Theorie der Abiogenese und glaubten, dass die Entstehung von Lebewesen aus nichtlebenden Dingen möglich sei, d. h. sie erlaubten bis zu einem gewissen Grad die spontane Entstehung von Leben.

Wir können Elemente materialistischer und idealistischer Ansichten beobachten, die die gesamte Geschichte der Bildung von Ansichten über den Ursprung des Lebens von der Antike bis zur Gegenwart durchdringen.

Entstehung der Erde

Aus Sicht der modernen Wissenschaft entstanden Sonne und Planeten gleichzeitig aus interstellarer Materie – Staub- und Gaspartikeln. Diese kalte Substanz wurde nach und nach dichter, komprimierte sich und zerfiel dann in mehrere ungleiche Klumpen. Einer von ihnen, der größte, brachte die Sonne hervor. Seine Substanz verdichtete sich weiter, erhitzte sich und um sie herum bildete sich eine rotierende Wolke aus Gas und Staub, die die Form einer Scheibe hatte. Aus den dichten Klumpen dieser Wolke entstanden Planeten. Die Erde entstand vor etwa 4,5 Milliarden Jahren. Wissenschaftler ermittelten dies anhand des Alters der ältesten Gesteine.

Die Theorie des stationären (konstanten) Zustands

Wie die Steady-State-Theorie besagt, ist die Erde nie entstanden, sondern hat für immer existiert; Umweltbedingungen waren immer möglich, Leben zu ermöglichen, und wenn sie sich veränderten, dann nur geringfügig. Nach dieser Version haben sich auch nie Arten von Lebewesen gebildet, sie haben immer existiert und jede Art hat nur zwei mögliche Realitäten – entweder eine Veränderung der Zahl oder das Aussterben. Die Hypothese eines stationären Zustands widerspricht jedoch grundsätzlich den Daten der modernen Wissenschaft, insbesondere der Astronomie. Diese Daten weisen auf die begrenzte Lebensdauer aller Sterne und dementsprechend Planetensysteme um diese Leuchten hin. Nach modernen Schätzungen beträgt das Alter der Erde, der Sonne und des Sonnensystems unter Berücksichtigung der radioaktiven Zerfallsraten etwa 4,6 Milliarden Jahre. Daher wird diese Hypothese in der akademischen Wissenschaft normalerweise nicht berücksichtigt.

Befürworter dieser Theorie lehnen es ab, zuzugeben, dass das Vorhandensein oder Fehlen bestimmter fossiler Überreste (Überreste) die Aufmerksamkeit gezielt auf den Zeitpunkt der Entstehung oder des Aussterbens einzelner, unterschiedlicher Arten lenken kann, und nennen als Beispiel einen Vertreter der Lappenflosser - Quastenflosser (Quastenflosser).

Theorie der spontanen Entstehung von Leben

Die Theorie der spontanen Zeugung entstand im alten China, Babylon und Griechenland als Alternative zum Kreationismus, mit dem sie koexistierte. Auch Aristoteles war ein Vertreter dieser Theorie. Ihre Anhänger glaubten, dass bestimmte Substanzen einen „Wirkstoff“ enthielten geeignete Bedingungen kann einen lebenden Organismus erschaffen.

Unter Seeleuten waren Ansichten über das Aussehen der Bernakelgans bekannt. Diese Gans wächst auf Kiefernfragmenten und rast durch die Tiefen des Meeres. Auf den ersten Blick sieht es aus wie ein Tropfen Harz. Mit seinem Schnabel heftet er sich an einen Baum und scheidet zur Sicherheit eine harte Schale aus, in der er ruhig und unbeschwert lebt. Nach einiger Zeit wachsen der Gans Federn, dann lässt sie das Rindenstück ins Wasser und beginnt zu schwimmen. Und eines schönen Tages schlägt es mit den Flügeln und fliegt davon.

Während lange Jahrhunderte Da die Menschen fest an den Akt der göttlichen Schöpfung glaubten, waren sie außerdem fest davon überzeugt, dass das Leben ständig spontan entsteht. Der antike griechische Philosoph Aristoteles schrieb, dass nicht nur Pflanzen, Würmer, Insekten, sondern sogar Fische, Frösche und Mäuse geboren werden können nasse Erde oder verrottender Schlamm. Der niederländische Wissenschaftler Jan Van Helmont im 17. Jahrhundert. beschrieb seine Erfahrung und behauptete, dass lebende Mäuse angeblich aus schmutziger Wäsche und einer Handvoll Weizen, die in einem Schrank eingeschlossen waren, entstanden seien. Ein anderer Naturforscher, Grindel von Ach, sprach über die spontane Entstehung eines lebenden Frosches, die er angeblich beobachtet hatte: „Ich möchte die Geburt eines Frosches beschreiben, die ich mit einem Mikroskop beobachten konnte. Eines Tages nahm ich einen Tropfen Maitau und beobachtete ihn sorgfältig unter dem Mikroskop. Dabei bemerkte ich, dass sich eine Art Lebewesen bildete. Als ich am zweiten Tag aufmerksam beobachtete, bemerkte ich, dass der Körper bereits erschienen war, aber der Kopf schien immer noch nicht klar geformt zu sein; Als ich meine Beobachtungen am dritten Tag fortsetzte, gelangte ich zu der Überzeugung, dass es sich bei der Kreatur, die ich beobachtete, nichts weiter als einen Frosch mit Kopf und Beinen handelte. Die beigefügte Zeichnung erklärt alles.“

„Das sind die Tatsachen“, schrieb Aristoteles in seinem Werk, „Lebewesen können nicht nur durch die Paarung von Organismen entstehen, sondern auch durch die Zersetzung des Bodens, die sich unter dem Einfluss der Kräfte spontan bilden.“ Natur aus der verfallenden Erde.“

4. Kommentar des Lehrers zur Bewertung der Forschung zum Problem der Entstehung des Lebens im 18. und 19. Jahrhundert.

Der italienische Naturforscher Francesco Redi widersetzte sich dieser Herangehensweise an das Problem der Entstehung des Lebens. „Eine Überzeugung wäre vergeblich“, schrieb er, „wenn sie nicht durch Experimente bestätigt werden könnte.“ Also habe ich zwei Gefäße genommen und den Aal hineingelegt. Ein Gefäß war geschlossen und das andere blieb offen. Es war zu erkennen, dass Fliegenlarven nur im offenen Gefäß auftraten. Das bedeutet, dass die Larven nicht spontan geboren werden, sondern aus von Fliegen gelegten Eiern.“

Aber Redis Gegner, die sogenannten Vitalisten (von lat. vitas – Leben) – Anhänger der alles durchdringenden Lebenskraft – argumentierten, dass Luft und damit die „Lebenskraft“, also die Fliege, nicht in einen geschlossenen Topf eindringen könnten Larven in einem geschlossenen Gefäß konnten nicht erscheinen.

Dann inszenierte Redi ein Experiment, das in seiner Einfachheit brillant war. Er legte die toten Schlangen in zwei Gefäße, eines offen gelassen, das andere mit Musselin verschlossen. Nach einiger Zeit erschienen Fliegenlarven nur noch im offenen Gefäß. Die Erfahrung hat uns überzeugt, dass Pflanzen und Tiere nur aus Samen oder Eiern entstehen, die von Eltern gebildet werden, aber nicht aus der unbelebten Natur entstehen können. Was ist mit Mikroorganismen? Die Debatte zwischen Befürwortern von Biogenese und Abiogenese ging weiter.

Im Jahr 1859 verlieh die Französische Akademie der Wissenschaften einen Preis an jeden, der der Debatte über die spontane Entstehung von Leben ein Ende setzen würde. Im Jahr 1862 erhielt Louis Pasteur den Preis. Er führte ein Experiment durch, das in seiner Einfachheit mit dem von Redi konkurrierte. Er kochte Fleischbrühe in Flaschen, in denen sich Mikroorganismen entwickeln konnten. Beim Kochen starben sie und ihre Sporen. Pasteur befestigte ein gebogenes Röhrchen an der Flasche; darin setzten sich mikrobielle Sporen ab und konnten nicht in das Nährmedium eindringen, und der Zugang zur berüchtigten „Lebenskraft“ war gewährleistet. Das Nährmedium blieb steril, aber sobald das Röhrchen abgebrochen wurde, verrottete das Medium. Basierend auf Pasteurs Erfahrungen wurden anschließend Methoden entwickelt: Pasteurisierung, Konservierung, die Lehre von der Asepsis und Antiseptika. Dies waren die praktischen Ergebnisse des theoretischen Streits.

5. Vorträge von Studierenden zur Analyse anderer Hypothesen zur Entstehung des Lebens auf der Erde.

Hypothesen über die Ewigkeit des Lebens im Universum. Panspermie

Die Widerlegung der Theorie der spontanen Entstehung des Lebens durch L. Pasteur spielte eine doppelte Rolle. Einerseits sahen Vertreter der idealistischen Philosophie in seinen Experimenten nur direkte Beweise für die grundsätzliche Unmöglichkeit des Übergangs von anorganischer Materie zu Lebewesen als Ergebnis der Einwirkung allein natürlicher Naturkräfte. Dies stimmte durchaus mit ihrer Meinung überein, dass die Entstehung des Lebens das Eingreifen eines immateriellen Prinzips erfordert – des Schöpfers. Andererseits haben einige materialistisch gesinnte Naturwissenschaftler nun die Gelegenheit verpasst, das Phänomen der spontanen Lebensentstehung als Hauptbeweis für ihre Ansichten zu nutzen. Es entstand die Idee der Ewigkeit des Lebens im Universum. So entstand die Hypothese der Panspermie, die vom deutschen Chemiker J. Liebig (1803 - 1873) aufgestellt wurde.

Nach der Panspermie-Hypothese existiert das Leben für immer und wird durch Meteoriten von Planet zu Planet übertragen. Die einfachsten Organismen oder ihre Sporen („Samen des Lebens“), die auf einem neuen Planeten ankommen und hier günstige Bedingungen vorfinden, vermehren sich und führen zu einer Evolution von den einfachsten zu komplexen Formen. Ein Befürworter der Panspermie-Hypothese war der herausragende russische Naturforscher V.I. Wernadski (1863 – 1945)

Der schwedische Physikochemiker S. Arrhenius (1859-1927) war besonders aktiv an der Entwicklung der Theorie der Panspermie beteiligt. In den Experimenten des russischen Physikers P.N. Lebedev (1866-1912), der den Druck des Lichtflusses entdeckte, sah S. Arrhenius Hinweise auf die Möglichkeit der Übertragung von Mikroorganismensporen von Planet zu Planet. Das Leben werde, so schlug er vor, nicht in Form von Mikroorganismen auf Meteoriten transportiert, die sich beim Eintritt in die dichten Schichten der Atmosphäre erhitzen – die Sporen selbst können sich im kosmischen Raum bewegen, angetrieben durch den Druck des Sonnenlichts!

Diese Ansicht wurde später verworfen. Unter Weltraumbedingungen können die Anfänge des Lebens in den uns auf der Erde bekannten Formen offenbar nicht existieren, und alle Versuche, Lebensformen im Weltraum zu entdecken, haben noch keine positiven Ergebnisse gebracht. Dennoch stellen einige moderne Wissenschaftler Hypothesen über den außerirdischen Ursprung des Lebens auf. So glauben die amerikanischen Wissenschaftler F. Crick und L. Orgel, dass die Erde von einigen intelligenten Kreaturen „gesät“ wurde, Bewohnern dieser Planetensysteme, deren Entwicklung des Lebens Milliarden von Jahren vor unserem Sonnensystem erfolgte. Nachdem sie eine Rakete ausgerüstet und einen Behälter mit einfachen Organismen darin platziert hatten, schickten sie sie in Richtung Erde, nachdem sie zuvor festgestellt hatten, dass unser Planet über die notwendigen Lebensbedingungen verfügt. Das lässt sich natürlich nicht beweisen und auch nicht kategorisch widerlegen.

Ein Beweis für die Hypothese des außerirdischen Ursprungs des Lebens war die Entdeckung stäbchenförmiger Gebilde im Inneren des Meteoriten mit der Bezeichnung ALH 84001, die in ihrer Form versteinerten Bakterien ähneln. Der Meteorit selbst war ein Stück Marskruste, das vor 16 Millionen Jahren infolge einer Explosion auf diesem Planeten ins All geschleudert wurde. Und vor 13.000 Jahren fiel es auf die Erde in der Antarktis, wo es kürzlich entdeckt wurde. Um die Frage „Gibt es Leben auf dem Mars?“ endgültig zu beantworten? wird in naher Zukunft möglich sein, wenn die Berichte der American National Aeronautics Administration und Weltraumforschung NASA. Diese Organisation schickte einen Satelliten zum Mars, um Proben vom Marsboden zu entnehmen, und verarbeitet nun das daraus gewonnene Material. Wenn die Forschung zeigt, dass Mikroorganismen auf dem Mars lebten, können wir mit größerer Zuversicht über die Einführung von Leben aus dem Weltraum sprechen.

Die Theorie der Panspermie führt uns von der Lösung der Frage nach dem Ursprung des Lebens auf der Erde ab: Wenn das Leben nicht auf der Erde entstanden ist, wie ist es dann außerhalb der Erde entstanden? Diese Theorie hat bei vielen Wissenschaftlern keine Anerkennung gefunden (erklärt nicht den Ursprung des Lebens)

Kreationismus-Hypothese

Die Kreationismus-Hypothese ist eine Sicht auf den Ursprung des Lebens aus der Sicht der Gläubigen. Nach dieser Hypothese entstand das Leben als Ergebnis eines übernatürlichen Ereignisses in der Vergangenheit. Es wird von Anhängern aller religiösen Konzessionen der Welt befolgt – Islam, Christentum, Buddhismus, Judentum. Aus der Sicht dieser Religionen besteht das Universum aus materiellen und spirituellen Komponenten. Die lebende Materie, also die Tier-, Pflanzenwelt und der Mensch, wurde von der spirituellen Komponente, also Gott, erzeugt. Befürworter dieser Hypothese nennen Beispiele für Merkmale lebender Materie, die durch die moderne Wissenschaft nicht erklärt werden können, und beweisen aus religiöser Sicht die Existenz eines Höchsten Geistes. Zum Beispiel: Viren bestehen aus einer Proteinhülle und DNA. Um sich in der Wirtszelle zu vermehren, muss das Virus das DNA-Molekül verdoppeln, aber dafür ist enorme Energie erforderlich. Innerhalb der Naturwissenschaften ist die Frage noch immer unbeantwortet.

Bedeutet das, dass die stereotype Ansicht vieler, dass Wissenschaft und Religion von Natur aus widersprüchlich seien, richtig ist? Viele Forscher glauben, dass Wissenschaft und Religion Möglichkeiten sind, zwei Seiten einer einzigen Welt zu verstehen – die materielle und die spirituelle Realität. In der Praxis sollten sie nicht im Widerspruch zueinander stehen, sondern sich gegenseitig ergänzen und unterstützen. Deshalb sagte Albert Einstein: „Wissenschaft ohne Religion ist mangelhaft, Religion ohne Wissenschaft ist blind.“ Präsentation 2

Hypothese der biochemischen Evolution

Die Theorie der biochemischen Evolution hat unter modernen Wissenschaftlern die meisten Befürworter. Die Erde entstand vor etwa fünf Milliarden Jahren; Anfangs war seine Oberflächentemperatur sehr hoch. Beim Abkühlen bildete sich eine feste Oberfläche (Lithosphäre). Die ursprünglich aus leichten Gasen (Wasserstoff, Helium) bestehende Atmosphäre konnte durch die nicht ausreichend dichte Erde nicht wirksam gestützt werden und diese Gase wurden durch schwerere Gase ersetzt: Wasserdampf, Kohlendioxid, Ammoniak und Methan. Als die Temperatur auf der Erde unter 100 °C sank, begann Wasserdampf zu kondensieren und bildete die Weltmeere. Zu dieser Zeit wurden aus Primärverbindungen komplexe organische Substanzen gebildet; Energie für Fusionsreaktionen wurde durch Blitzentladungen und intensive ultraviolette Strahlung bereitgestellt. Die Anreicherung von Stoffen wurde durch das Fehlen lebender Organismen – Verbraucher organischer Stoffe – und des Hauptoxidationsmittels Sauerstoff erleichtert.

Unter den Bedingungen einer reduzierenden Atmosphäre könnten aufgrund der Energie starker elektrischer Entladungen aus anorganischen primäre organische Substanzen (Proteine) entstehen. Aufgrund der Amphoterizität bildeten Proteinstrukturen (in Oparins Terminologie Protobionten) kolloidale hydrophile Komplexe (angezogene Wassermoleküle) mit einer gemeinsamen Wasserhülle. Diese Komplexe könnten von der gesamten Wassermasse getrennt und miteinander verschmolzen werden, wodurch Koazervattröpfchen gebildet würden (Koazervation ist die spontane Trennung einer wässrigen Lösung von Polymeren in Phasen mit unterschiedlichen Konzentrationen). In Koazervaten gingen Stoffe weitere chemische Reaktionen ein (selektive Aufnahme von Metallionen und Bildung von Enzymen). Die Komplikation der Protobionten wurde durch die Auswahl solcher Koazervattröpfchen erreicht, die den Vorteil einer besseren Nutzung von Stoffen und Energie der Umgebung hatten. An der Grenze zwischen den Koazervaten und der äußeren Umgebung bildete sich eine primitive Membran aus Lipiden, die zur Entstehung der ersten Zelle führte.

Die moderne Wissenschaft betrachtet den abiogenen Ursprung des Lebens auf der Erde und hält diese Theorie für die wahrscheinlichste. Die Abiogenese besteht aus drei Hauptstadien der Lebensentwicklung:

1. Abiogenes Vorkommen biologischer Monomere.

2. Bildung biologischer Polymere.

3. Bildung von Membranstrukturen und Primärorganismen (Probionten).

Derzeit ist das Problem der Entstehung des Lebens nicht gelöst. Wissenschaftler suchen weiterhin nach Möglichkeiten, das Problem zu lösen.

7. Durchführung von Laborarbeiten

Labor arbeit
„Analyse und Bewertung verschiedener Hypothesen zur Entstehung des Lebens“

Zweck der Studie Charakterisieren Sie die mythologischen Ideen antiker Wissenschaftler, die ersten wissenschaftlichen Versuche, das Wesen und den Prozess der Entstehung des Lebens zu erklären, charakterisieren Sie die experimentellen Beweise für Hypothesen: die Experimente von F. Redi, die Ansichten von V. Harvey, die Experimente von L. Pasteur, Theorien der Ewigkeit des Lebens, materialistische Vorstellungen über den Ursprung des Lebens auf der Erde. Machen Sie sich mit den Aussagen von Befürwortern der Panspermie, der Hypothese der Ewigkeit des Lebens im Universum, vertraut. Erklären Sie, warum diese Theorien bei vielen Wissenschaftlern keine Akzeptanz gefunden haben.

Sind die vorgestellten Hypothesen evidenzbasiert? Ermöglichen sie die evolutionäre Entwicklung der Natur? Können diese Hypothesen als wissenschaftlich angesehen werden? Mit (+) oder (-) angeben

	Hypothesen über den Ursprung des Lebens	Beweis der Hypothese	Evolutionäre entwicklung	Der wissenschaftliche Charakter der Hypothese
1	Kreationismus
2	Vitalismus – die Theorie der spontanen Lebensentstehung
3	Panspermie-Theorie
4	Steady-State-Theorie
5	Theorie der biochemischen Evolution

Ziehen Sie anhand Ihrer Analyse eine Schlussfolgerung darüber, welche Hypothese über die Entstehung des Lebens auf der Erde wahrscheinlicher ist.

Terminologisches Wörterbuch

Leben ist eine der Existenzformen der Materie, die unter bestimmten Bedingungen im Verlauf ihrer Entwicklung auf natürliche Weise entsteht. Organismen unterscheiden sich von unbelebten Objekten durch ihren Stoffwechsel, ihre Reizbarkeit, ihre Fähigkeit zur Fortpflanzung, zu wachsen, sich zu entwickeln, ihre Zusammensetzung und Funktionen zu regulieren, verschiedene Bewegungsformen, ihre Anpassungsfähigkeit an die Umwelt usw.

Abiogenese ist die Theorie, dass Lebewesen aus unbelebten Dingen entstehen können.

Im weitesten Sinne ist Abiogenese ein Versuch, sich die Entstehung von Lebewesen aus nichtlebenden Dingen vorzustellen.

Biogenese ist die Theorie, dass Lebewesen nur aus Lebewesen entstehen können.

Vitalismus ist eine Theorie, nach der es überall eine „Lebenskraft“ gibt, die man nur „einatmen“ muss, und das Unbelebte wird lebendig.

Kreationismus ist die Theorie, dass das Leben als Ergebnis eines übernatürlichen Ereignisses in der Vergangenheit entstanden ist, wobei es sich in den meisten Fällen um eine göttliche Schöpfung handelt.

Panspermie ist eine Theorie, nach der die „Samen des Lebens“ zusammen mit Meteoriten oder kosmischem Staub aus dem Weltraum auf die Erde gebracht wurden.

Koazervate sind aus der Wassermasse isolierte Proteinkomplexe, die in der Lage sind, Stoffe mit der Umwelt auszutauschen und verschiedene Verbindungen selektiv anzureichern.

Probionten sind primitive heterotrophe Organismen, die in der „Urbrühe“ entstanden sind.

8. Zusammenfassung

Das Leben ist nur ein Funke in endloser Dunkelheit: Es wird erscheinen, flackern und für immer verschwinden.

Im Vergleich zur Unendlichkeit der Zeit ist die Dauer des menschlichen Lebens nur ein verschwindend kurzer Moment, aber das ist alles, was uns hier geschenkt wird.

Deshalb müssen wir unser Leben im Licht der Ewigkeit führen und unsere Zeit und Talente für Dinge von ewigem Wert einsetzen.

Hausaufgaben. Bereiten Sie Antworten auf die folgenden Fragen in Präsentationsform vor:

1. Was ist der Wert des Lebens?

2. Was ist der Sinn des menschlichen Lebens?

3. Warum ist es notwendig, Leben zu schützen?