Происхождение и сущность жизни

Реферат

по дисциплине  Концепции современного естествознания 

Тема: Происхождение и сущность жизни 
 
 
 
 
 
 
 
 

Выполнила студентка: Кричева Мария Александровна 

Направление        Юриспруденция

№ группы             ОЗЮ-880 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Содержание 

Введение…………………………………………………………………….3

1 Особенности и принципы воспроизводства живых систем…………..4

   1.1 Основы генетики……………………………………………………...4

   1.2 Клеточное строение живых организмов………….………………..6

2 Проблемы и основные гипотезы происхождения жизни……………..8

   2.1 Основные концепции происхождения жизни………………………8

   2.2 Теория эволюции…………………………………………………..10

   2.3  Экосистемы…………………………………………………………12

3 Современная  физика……………………………………………………14

   3.1 Динамические и статистические законы…………………………..14

   3.2 Принципы энтропии и универсального эволюционизма………..15

Заключение………………………………………………………………..17

         Введение 

      Вопрос о сущности жизни до сих пор является одним из центральных вопросов естествознания, несмотря на то, что дискуссии о том, что такое жизнь отражают различные точки зрения. Все исследователи признают одно общее неотъемлемое свойство живого – ее системный характер, или системность.

   Под биологической (живой) системой понимается совокупность взаимодействующих элементов, которая образует целостный объект, имеющая новые качества, не свойственные входящим в систему качеств элементов. Целостная система (ткани, органы – элементы, живая система – организм) образуется лишь в результате соединения составных элементов в порядке, который сложился в процессе эволюции.

   Определение жизни учеными трактуется так: жизнь- самоподдержание, самовоспроизведение и саморазвитие больших систем, элементарно состоящих из сложных органических молекул, происходящее в результате обмена веществ внутри этих молекул и между ними, а одновременно с внешней средой на основе затраты получаемой извне энергии и информации.

   Можно сказать что жизнь это необходимый  нам элемент существования на этой планете и высшая из природных форм движения материи, она характеризуется самообновлением, саморегуляцией и самовоспроизведением разноуровневых открытых систем, вещественную основу которых составляют белки, нуклеиновые кислоты и фосфорорганические соединения. 

         1 Особенности и принципы воспроизводства живых систем 

1. Основы  генетики

      Генетика как наука возникла в начале XX в., хотя один из ее основоположников, австрийский естествоиспытатель Грегор Мендель, проводил свои опыты еще в 60-х гг. XIX в. В 1868 г. он поставил опыты по скрещиванию гороха, в которых доказал, что наследственность не имеет промежуточного характера, а передается дискретными частицами. Сегодня мы называем эти частицы генами. Результаты своих наблюдений Мендель отразил в опубликованной им научной статье, которая, к сожалению, осталась незамеченной.

       Огромную роль в становлении генетики сыграл датский исследователь В. Иогансен, который ввел основные термины и определения, используемые в этой науке.

       В основу генетики легли законы наследственности, обнаруженные австрийским ученым Г. Менделем при проведении им серии опытов по скрещиванию различных сортов гороха. Скрещивание двух организмов называется гибридизацией, потомство от скрещивания двух особей с различной наследственностью называется гибридным, а отдельная особь – гибридом.

       В ходе этих исследований им были открыты количественные закономерности наследования признаков, позже названные в честь первооткрывателя законами Менделя.

       Генетические механизмы изменчивости тесно связаны с генетическими механизмами наследственности. Изменчивость – это способность живых организмов приобретать новые признаки и свойства, она отражает взаимосвязь организма с внешней средой. Изменчивость является основой для естественного отбора и эволюции организмов.

     Открытие способности генов к перестройке, изменению является крупнейшим открытием современной генетики. Эта способность к наследственной изменчивости получила в генетике название мутации (от лат. mutatio – изменение). Термин был предложен одним из основополож-ников генетики де Фризом. 
 
 
 

         1.2 Клеточное строение живых организмов 

      Сегодня наукой установлено точно, что минимальной живой системой является клетка. Наука, изучающая живую клетку, называется цитологией. Она изучает строение клеток, их функционирование как элементарных живых систем, исследует функции отдельных клеточных компонентов, процесс воспроизводства клеток, приспособление их к условиям среды и др. Также цитология изучает особенности специализированных клеток, становление их особых функций и развитие специфических клеточных структур. Таким образом, современная цитология может быть названа физиологией клетки.

      В основе цитологии лежит утверждение, что все живые организмы (животные, растения, бактерии) состоят из клеток и продуктов их жизнедеятельности, так как элементарной единицей живого и основной единицей строения и развития всех живых существ является клетка. Новые клетки образуются путем деления существовавших ранее клеток. Все клетки сходны по химическому составу и обмену веществ. Активность организма как целого слагается из активности и взаимодействия отдельных клеток.

     Клетки растут и размножаются путем деления на две дочерние клетки. При этом дочерним клеткам передается полный набор хромосом, несущих генетическую информацию. Перед делением число хромосом удваивается. Такое деление клеток, обеспечивающее одинаковое распределение генетического материала между дочерними клетками, называется митозом.

     В зависимости от типа клеток все организмы делятся на две группы:

• прокариоты – клетки, лишенные оформленного ядра. В них молекулы ДНК не окружены ядерной мембраной и не организованы в хромосомы. К прокариотам относятся бактерии;
• эукариоты – клетки, содержащие ядра. Кроме того, в них есть митохондрии – органеллы,  в которых идет процесс окисления. К эукариотам относятся простейшие, грибы, растения и животные, поэтому они могут быть одноклеточными и многоклеточными.

     Многоклеточные организмы делятся на три царства: грибы, растения и животные. Их жизнедеятельность, а также работа отдельных частей организма изучается физиологией. Она изучает также различные функции живого организма, их связь между собой, регуляцию и приспособление к внешней среде, происхождение и становление в процессе эволюции и индивидуального развития особи. По сути дела, физиология изучает процесс онтогенеза – развитие организма от рождения до смерти. Этот процесс описывается на основе знаменитого биогенетического закона, сформули-рованного Э. Геккелем, автором термина «онтогенез».

      Собственно живой организм представляет собой особую внутреннюю среду, существующую во внешней среде. Он образуется в результате взаимодействия генотипа (совокупности генов одного организма) с фенотипом (комплексом внешних признаков организма, сформировавшихся в ходе его индивидуального развития). Таким образом, организм представляет собой стабильную систему внутренних органов и тканей, существующих во внешней среде. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

         2 Проблемы и основные гипотезы происхождения жизни 

     2.1 Основные концепции происхождения жизни 

     Попытки решить этот важнейший вопрос предпринимались  философами и учеными на протяжении многих веков. Своими корнями они  уходят в эпоху античности. С тех  пор прошло более двух с половиной  тысяч лет, но в биологии существует лишь шесть основных концепций, объясняющих происхождение жизни.

     Концепция креационизма имеет самую длинную историю, так как практически во всех древних политеистических религиях выделялся бог, ответственный за начало жизни. В мировых религиях эта функция приписывается единственному Богу – творцу мира. Концепция креационизма, по существу, научной не является, поскольку возникла в рамках религиозного мировоззрения. Она утверждает, что жизнь такова, какова она есть, потому что такой ее сотворил Бог.

          Концепция самозарождения жизни из неживого вещества возникла в древности в связи с тем, что повседневные наблюдения показывали, как в мусорных кучах, гниющих отбросах постоянно появляются личинки, черви, мухи. Поскольку о существовании микроорганизмов в те времена еще не было ничего известно, считалось, что все низшие организмы появляются путем самозарождения.

         Концепция панспермии была разработана в 1865 г. немецким ученым Георгом Рихтером. Согласно его идее, зародыши простых организмов могли попасть в земные условия вместе с метеоритами и космической пылью, положив начало эволюции живого, породившей все многообразие земной жизни. Таким образом, концепция панспермии (от греч. pan – весь, sperma – семя) предполагает, что земная жизнь в виде некоторых «семян» широко распространена в космосе.

         Концепция стационарного  состояния во многом смыкается с концепцией стационарного состояния. Сторонники этой точки зрения исходят из принципа Реди, утверждающего, что все живое происходит только от живого, а также из отсутствия экспериментов, подтверждающих возможность зарождения живого из неживого.

         Концепция случайного однократного появления жизни существует наряду с концепцией панспермии. Суть ее заключается в гипотезе о случайном характере возникновения на Земле первичной живой молекулы, которая появилась лишь раз за все время существования нашей планеты.

     Концепция А.И. Опарина. Согласно ей возникновение и развитие химической эволюции произошло в ходе образования и накопления в первичных водоемах органических молекул. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

         2.2 Теория эволюции 

      Идея о постепенном и непрерывном изменении всех видов растений и животных высказывалась многими учеными задолго до Дарвина, в частности Ламарком и Эразмом Дарвином (дедом Чарльза Дарвина). Поэтому само понятие эволюции – процесса длительных, постепенных, медленных изменений, в конечном итоге приводящих к коренным, качественным изменениям – возникновению новых организмов, структур, форм и видов, проникло в науку еще в конце XVIII в. Заслугой Дарвина и Уоллеса стало открытие механизма появления новых живых существ без участия Бога. Так было сформулировано учение о естественном отборе.

• межвидовая – в ней успех одного вида означает неудачу другого;
• внутривидовая – наиболее острая форма борьбы, выражающаяся в противоборстве особей одного вида в процессе удовлетворения одинаковых потребностей;
• борьба с неблагоприятными условиями окружающей среды.

        Дарвин различает два типа изменчивости:

• индивидуальную, или неопределенную, изменчивость – она передается по наследству, позже эту изменчивость назовут мутацией;
• определенную, или групповую, изменчивость – она затрагивает те группы организмов, которые оказываются под воздействием определенных факторов внешней среды; позже эту изменчивость назовут модификацией.

      Таким образом, с точки зрения  теории эволюции все многообразие  живой природы является результатом действия трех взаимосвязанных факторов: наследственности, изменчивости и естественного отбора. Эти выводы основаны на трех основных принципах данной теории:

• в любой популяции или виде живых организмов наблюдается изменчивость составляющих его особей;
• некоторые из этих изменений унаследованы от родительских особей, получены от рождения, а другие являются результатом приспособления к окружающей среде, приобретены в течение жизни;
• рождается, как правило, значительно большее число организмов, чем доживает до размножения: многие гибнут на стадии семян, зародышей, птенцов, личинок. Выживают лишь те организмы, которые получили по наследству полезный в данных условиях жизни признак.

        Наряду с несомненными достоинствами  в теории Дарвина были и существенные недостатки. Слабое место в теории Дарвина – представления о наследственности, которые подвергались серьезной критике его противниками. Действительно, если эволюция связана со случайным появ-лением изменений и наследственной передачей приобретенных признаков потомству, то каким образом они могут сохраниться и даже усилиться в дальнейшем? Ведь в результате скрещивания особей, обладающих полезными признаками, с другими особями, которые ими не обладают, они передадут эти признаки в ослабленном виде. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

     2.3 Экосистемы 

      Понятие «экосистемы» является одним из основных понятий в современной экологии. Термин «экосистема» был введен в употребление А. Тенсли в 1935 г., спустя более полувека после выделения экологии как самостоятельной отрасли научных знаний (1866).

     Экологической системой или экосистемой называется совокупность совместно обитающих разных видов организмов и условий их существования, находящихся в закономерной взаимосвязи друг с другом, обусловленной обменом веществ и распределением потока энергии. Следовательно, в биологическом смысле под экосистемой понимается любая система, включающая в свой состав сообщества живых существ и среду их обитания, объединенные в единое функциональное целое.

     Природные экосистемы – это естественные экосистемы, при изучении которых не учитываются какие бы то ни было антропогенные воздействия.

     К антропогенным будем относить искусственные экосистемы, непосредственно и целенаправленно созданные человеком для удовлетворения своих потребностей. Их удобно разделять на техногенные и агроэкосистемы. К техногенным относятся экосистемы, целенаправленно созданные для решения определенных задач охраны окружающей среды и природопользования, например, сложные очистные сооружения и комплексы биологической очистки сточных вод во многих крупных городах мира. Агроэкосистемы создаются практически во всех странах и предназначены для резкого повышения плодородия земель и увеличения урожайности сельскохозяйственных культур на основе химизации и применения новых технологий сельскохозяйственного производства.

     Под социоприродными понимаются экосистемы, которые формируются не в результате целенаправленной деятельности человека, а возникают опосредованно вследствие взаимодействия человеческого общества с природной средой.

     Экологическая ниша – совокупность условий жизни в экосистеме, предъявляемых видом к множеству экологических факторов среды с точки зрения его нормального функционирования в экосистеме. Следовательно, понятие экологической ниши, прежде всего, включает в себя роль, или функцию, которую выполняет данный вид в сообществе. Каждый вид занимает свое, только ему присущее место в экосистеме, которое обусловлено его потребностью в пище и связано с функцией воспроизводства вида.

     Трофическая (пищевая) цепь – последовательность видов организмов, отражающая движение в экосистеме органических веществ и заключенной в них биохимической энергии в процессе питания организмов. Термин происходит от греч. трофе – питание, пища. Продуценты (от англ. to produce – производить) – организмы, производящие органические вещества из неорганических соединений. Консументы (от лат. консуме – потреблять) – это организмы, питающиеся органическим веществом, произведенным другими организмами (продуцентами). Редуценты – организмы (главным образом, бактерии, грибы и др.), превращающие органические остатки в неорганические вещества (минерализация). 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

     3 Современная физика 

     3.1 Динамические и статистические законы 

     Физика знает два типа физических законов (теорий) – динамические и статистические законы.

     Динамический закон – это физический закон, отображающий объективную закономерность в форме однозначной связи физических величин, выражаемых количественно. Динамической теорией является физическая теория, представляющая совокупность динамических законов.

     Исторически первой и наиболее простой теорией такого рода явилась классическая механика Ньютона. Она претендовала на описание механического движения, т.е. перемещения в пространстве с течением времени любых тел или частей тел друг относительно друга, с какой угодно точностью. О механике Ньютона, как и об электродинамике Максвелла, являющейся еще одной динамической теорией, мы говорили ранее. Другими динамическими теориями являются механика сплошных сред, термодинамика и общая теория относительности (теория гравитации).

        В середине XIX в. в физике были сформулированы законы, которые назвали статистическими законами – это законы, предсказания которых не являются определенными, а только вероятными. Представление о законах и закономерностях особого типа, в которых связи между величинами, входящими в теорию, неоднозначны, впервые ввел Максвелл в 1859 г. при построении статистической механики – первой фундаментальной теории нового типа. Он первым понял, что при рассмотрении систем, состоящих из огромного числа частиц (в данном случае – молекулы газа в сосуде), нужно ставить задачу иначе, чем в механике Ньютона. Для этого Максвелл ввел в физику понятие вероятности, выработанное ранее математиками при анализе случайных явлений, в частности азартных игр. 

         3.2 Принципы энтропии и универсального эволюционизма 

      Простейшая деятельность человека - целесообразное изменение первоначальных продуктов природы, защита от неблагоприятных внешних условий (холода, непогоды и диких зверей) - требует в первую очередь механической работы. Большое значение для человека имеет и тепло - явление, также связанное с изменением энергии и в известном смысле аналогичное работе.

     Тепловая энергия. Наряду с механической работой с древних времен большую роль в жизни человека, играло тепло. В древности, для получения его искусственным путем, т.е. добыть огонь, нужно было затратить очень много механической работы, чтобы растереть сухое дерево и разо-греть его до такой температуры, при которой оно бы воспламенилось. Мы и сейчас не можем обойтись без механической энергии для получения огня, но наши нынешние приспособления (спички, зажигалки) позволяют это сделать с ничтожными затратами сил. Открытие способа добычи огня означало большой шаг в развитии человечества.

     Химическая энергия. Первым в истории человечества искусственно вызванным химическим процессом было, пожалуй, горение - разложение при помощи окисления растительной массы, имеющей сложный химический состав, на вещества более простые, такие, как вода, углекислый газ и др. Огонь помог человеку использовать и другие химические процессы: именно благодаря огню человек смог сделать свои продукты питания мягче, вкуснее и удобоваримее.

     Световая  энергия. Долгое время человек получал световую энергию исключительно при помощи сжигания (окисления) нагретых до каления твердых веществ. В факелах, масляных лампах, в свечах, керосиновых лампах газовых фонарях свет излучают либо возникающие в результате неполного сгорания раскаленные угольные частички, либо введенные в пламя другие твердые вещества.

     Электрическая энергия. В энергетическом балансе современного высокоразвитого общества электрическая энергия играет все большую роль. В действительности нам, разумеется, не нужна электроэнергия как таковая, поскольку мы не можем ее ни воспринимать, ни непосредственно употреблять. Электрическую энергию можно, однако, относительно простыми средствами превращать в тепло, механическую работу или другие формы энергии.

      Одна из важнейших идей европейской цивилизации – идея развития мира. В своих простейших и неразвитых формах (преформизм, эпигенез, кантовская космогония) она начала проникать в естествознание еще в XVIII в. Но уже XIX в. по праву может быть назван веком эволюции. Сначала в геологии, затем биологии и социологии теоретическому моделированию развивающихся объектов стали уделять все большее и большее внимание.

      В концепции глобального эволюционизма подчеркивается важнейшая закономерность – направленность развития мирового целого на повышение своей структурной организации. Вся история Вселенной – от момента сингулярности до возникновения человека – предстает как еди-ный процесс материальной эволюции, самоорганизации, саморазвития материи.

      Важную роль в концепции универсального эволюционизма играет идея отбора: новое возникает как результат отбора наиболее эффективных формообразований, неэффективные же инновации отбраковываются историческим процессом; качественно новый уровень организации материи окончательно самоутверждается тогда, когда он оказывается способным впитать в себя предшествующий опыт исторического развития материи. Эта закономерность характерна не только для биологической формы движения, но и для всей эволюции материи. Принцип глобального эволюционизма требует не просто знания временного порядка образования уровней материи, а глубокого понимания внутренней логики развития космического порядка вещей, логики развития Вселенной как целого. 

         Заключение 

       Вопросы о происхождении и сущности жизни издавна стали предметом интереса человека в его стремлении разобраться в окружающем мире, понять самого себя и определить свое место в мире. Это очень значимые вопросы, так как они, вместе с вопросами о происхождении Вселенной и человека, составляют фундамент нашего мировоззрения. Необходимо отметить, что на самом деле это не два вопроса, а фактически один, сформулированный в двух аспектах. И действительно, невозможно узнать, как появилась жизнь на Земле, если не знать, что это такое. С другой стороны, нельзя ответить на вопрос, что такое жизнь, не рассматривая вопрос о ее происхождении.