14. Vývoj představ o vzniku života na Zemi / Biologie. Obecná biologie. 11. třída. Základní úroveň / Knihovna /

Otázka, jak na Zemi vznikl život, trápí lidstvo po mnoho tisíciletí. Problém vzniku života je jedním z primárních problémů moderní přírodní vědy. Naše Země jako planeta Sluneční soustavy vznikla přibližně před 4,6 miliardami let. Jen půl miliardy let po jeho vzniku se na jeho povrchu objevily první živé organismy. Ale jak se to stalo? Jaké podmínky musely vést ke vzniku tak jedinečného fenoménu, jakým je život? Na tyto a mnohé další otázky se v průběhu lidských dějin pokoušelo odpovědět mnoho vědců a filozofů.

Hlavní teorie vzniku života

• Koncept spontánní generace
• Koncept ustáleného stavu
• Koncept panspermie
• Koncept kreacionismu
• Koncept biochemické evoluce

Teorie spontánního generování

První hypotézy o původu života na Zemi se objevily již ve starověku. Obyvatelé starověkých východních zemí věřili v teorii spontánního generování života. Nepochybovali o tom, že život je schopen se objevit téměř z ničeho, sám od sebe. Podle této teorie se z hlíny a vody pod vlivem tepla a slunečního světla rodí četná zvířata, jako jsou červi, ropuchy, hadi, kterým byly přisuzovány božské, magické síly.

Filosofové starověkého Říma a starověkého Řecka na rozdíl od svých východních kolegů neviděli ve spontánním generování života žádný teologický podtext. Ve svých teoriích se naopak snažili vysvětlit fenomén života pomocí materialistického či idealistického přístupu. Jedna hypotéza tvrdila, že vzájemným působením prvků se rodí život: zvířata se vynořují z vlhké země a ohně.

Důležité! Zastánce této teorie byl Van Helmont, vědec z Holandska. V 17. století popsal svůj experiment ve vědeckém článku, podle jehož výsledků „dostal“ několik myší do uzavřené skříně, kam dal košili a trochu obilí.

Vyvrácení této teorie poskytl Francesco Redi. V roce 1688 dokázal, že larvy much nejsou schopny samy objevit na hnijícím mase. Pokus byl jednoduchý: do dvou hrnců dal stejné kusy masa. Jednu nádobu přikryl tenkým kusem látky, zatímco druhá zůstala otevřená. Po několika týdnech bylo v otevřené nádobě mnoho larev, ale žádná v uzavřené nádobě. Vědec dospěl k závěru, že mouchy kladou vajíčka do masa, což znamená, že hmyz se spontánně negeneruje.

Teorie ustáleného stavu

Podle tohoto pojetí Země ve své moderní podobě vždy existovala a na jejím povrchu byl v průběhu historie život. Teorie se objevila v roce 1880, navrhl ji německý lékař Thierry William Preyer.

Podle moderních výzkumů je přibližné stáří Země 4,6 miliardy let. Přesné stáří planety je dnes ale nemožné určit. Tato skutečnost umožňuje zastáncům teorie ustáleného stavu rozvíjet své učení.

Hlavní ustanovení teorie:

• Země a celý Vesmír jsou věčné a existují v neměnné podobě;
• Změny v přírodě jsou nevýznamné a nemají zásadní dopad na živé organismy;
• Pro všechny druhy existují dvě možné cesty – buď vymřou, nebo změní jejich počet.

Hlavní důkaz eternismu (druhý název teorie, z latinského slova eternus – věčný) je založen převážně na mezerách a nejasných aspektech evoluční teorie.

Nejpopulárnějším důkazem jsou ryby coelacanth. Pozůstatky této prastaré lalokoploutvé ryby se nacházejí ve vrstvách pocházejících z druhohor (před 60–90 miliony let, období křídy). Dlouhou dobu byl coelacanth považován za přechodný druh od ryb k obojživelníkům. V roce 1939 se však v oblasti ostrova Madagaskar rybářům podařilo chytit živého coelacantha. Toto zjištění nám umožňuje dojít k závěru, že tento druh nemůže být přechodný.

Důležité! Tato teorie popírá ustanovení teorie velkého třesku a evoluční teorie. V moderních podmínkách by měl být eternismus považován spíše za filozofické učení.

Slavný ruský vědec, autor teorie biosféry, akademik V. I. Vernadskij se držel teorie eternismu. Vernadsky řekl, že „život je věčný, protože vesmír je věčný“.

Teorie panspermie

Teorie panspermie je teorií o mimozemském původu života. Tuto myšlenku poprvé vyslovil řecký filozof Anaxagoras (1865. století př. n. l.). A v roce XNUMX ji oživil H. Richter, vědec původem z Německa. Navrhl, že život ve formě embryí jednoduchých mikroorganismů přinesly na Zemi četné meteority a kosmický prach z planety, kde již v té době existoval život.

Zastánci teorie tvrdí, že podmínky pravěké Země byly příznivé pro rozvoj těchto mikroorganismů a daly vzniknout veškeré rozmanitosti života.

Zastánci teorie panspermie se snaží vědecky dokázat možnost přenosu života z planety na planetu, protože při cestování vesmírem bude bakteriální spor čelit mnoha výzvám. Nebezpečí bude představovat i chlad meziplanetárního prostoru (-220°C) a nejsilnější ultrafialové záření. Také bychom neměli zapomínat na atmosféru planety, kterou při vysoké rychlosti každé těleso vzplane vlivem tření.

Tyto argumenty samozřejmě teorii úplně nevyvracejí. V 60. letech XNUMX. století popularita teorie panspermie prudce vzrostla díky objevu složitých organických sloučenin a vody na meteoritech a povrchu komet. Teorie panspermie není úplnou teorií původu života na Zemi, protože nevysvětluje fenomén vzniku samotného života, pouze přenáší problém z naší planety do obrovského prostoru.

Teorie stvoření

Teorie kreacionismu neboli božského stvoření má velmi dlouhou a bohatou historii. Všechna náboženská učení světa vysvětlují původ života po svém, ale všechna mluví o nějakém božském plánu a božském původu Vesmíru obecně a života na Zemi zvlášť.

Křesťanský kreacionismus je nejrozvinutější a je založen na biblických textech. Podle této teorie vznikl život jako výsledek inteligentního aktu stvoření nejvyšší bytostí. Podle způsobu výkladu Bible se zastánci teorie dělí do různých hnutí.

Důležité! Kromě Bible existují další posvátné knihy světových náboženství, z nichž každá obsahuje také informace o původu světa.

Například doslovní kreacionisté tvrdí, že svět byl stvořen za 6 dní asi před 6 lety, jak je popsáno v Bibli. Metaforičtí kreacionisté věří, že to, co je napsáno v Bibli, by se nemělo brát doslovně. Podle této verze by jeden „den stvoření“ mohl trvat tisíce let. Také v rámci konceptu kreacionismu existuje teistický evolucionismus, který uznává evoluční teorii. Jeho příznivci však věří, že evoluce není nic jiného než nástroj v rukou stvořitele.

Důležité! V souladu s moderními představami o vědě je kreacionismus považován pouze za filozofický a metodologický koncept, protože teorie vznikla v rámci náboženského světového názoru. Mnoho odpůrců teorie tvrdí, že je nevhodné vyučovat kreacionismus na školách kvůli jeho antivědecké povaze.

Teorie biochemické evoluce

V moderní vědecké komunitě je teorie biochemické evoluce neboli abiogeneze považována za nejvíce podloženou. Byl předložen v roce 1923 ruským biochemikem A. I. Oparinem. Hlavní postavení Oparinovy ​​teorie je, že vznik života je dlouhý proces vzniku života z neživé hmoty.

Fáze utváření „živého“ z „neživého“:

1. Syntéza organických sloučenin z anorganické hmoty za aerobních podmínek pravěkého oceánu.
2. Tvorba biopolymerů, uhlovodíků a lipidů z organické hmoty ve vodních útvarech planety.
3. Samoorganizace a vývoj organických látek do složitých struktur, na jejichž základě vznikají mechanismy metabolismu a sebereprodukce. To vše nakonec vedlo ke vzniku živé buňky.

Asi před čtyřmi miliardami let byla naše Země, ještě velmi mladá planeta, velmi odlišná od té moderní. Teplota povrchu planety dosáhla 8000°C a všechny horniny byly pod vlivem tak vysokých teplot roztaveny. Zemský povrch byl nepřetržitě bombardován meteority, včetně velmi velkých. Po éře „velkého bombardování“ se povrch planety začal postupně ochlazovat a horniny ztvrdly. Když teploty klesly pod 100 °C, voda z rané atmosféry padala jako déšť a vytvořila prvotní oceán. Poskytoval podmínky nezbytné pro formování prostého života.

Atmosféra mladé Země byla chudá na kyslík, protože gravitace planety ještě nebyla schopna pojmout lehké plyny. Oparin věřil, že pouze v anaerobních podmínkách se mohou objevit první organické látky, protože vliv kyslíku by byl pro vznikající život destruktivní. Výskyt chemických reakcí se stal možným pod vlivem elektrických výbojů blesků, vysokých teplot a silného ultrafialového záření, před nimiž pravěká atmosféra planety ještě nechrání.

Důležité! V roce 1953 americký vědec Stanley Lloyd Miller ve své laboratoři reprodukoval podmínky mladé Země. Vystavil směs vody, čpavku, metanu a vodíku silným elektrickým výbojům. Po nějaké době se vědci podařilo tímto způsobem syntetizovat aminokyseliny, cukry a dokonce i jednoduché bílkoviny. Tento experiment prokázal, že organické sloučeniny nevznikají pouze jako výsledek biogeneze, ale také abiogenní syntézou.

Proteiny mají schopnost přitahovat vodu, která kolem nich tvoří skořápku. Oparin navrhl, že během druhé fáze se na základě takových proteinů vytvořily četné složité struktury – koacerváty – prebiologické systémy. Koacerváty, oddělené od prostředí, s ním selektivně vyměňovaly látky a také akumulovaly některé sloučeniny. Četné látky, které tvoří tyto složité struktury, interagovaly mezi sebou a s kovovými ionty. To vedlo ke vzniku enzymů. Na rozhraní koacervátu a prostředí se hromadily tuky (lipidy), které plnily roli primitivní buněčné membrány a zajišťovaly stabilitu.

Předpokládá se, že ve třetí fázi z hmoty zůstanou pouze nejstabilnější koacervátové kapky. Měli již schopnost absorbovat látky z prostředí, tak se objevil mechanismus metabolismu, který je jednou z nejdůležitějších vlastností života. Podle Oparinovy ​​teorie se taková koacervátová kapka, jak rostla a hromadila hmotu, mohla rozpadnout na dvě dceřiné kapky, které s ní byly totožné, to znamená, že získala schopnost sebereprodukce. V této fázi by již měly být koacerváty považovány za první jednoduché organismy.

Důležité! V Oparinově teorii je mnoho „prázdných“ míst. Tato hypotéza plně neodpovídá na otázku vzniku života, ale právě hypotéza biochemické evoluce je z hlediska dalšího výzkumu nejslibnější.

Žádná z teorií, které dnes existují, tedy neposkytuje odpověď na otázku, jak se na naší planetě objevil první život. Je to způsobeno především tím, že moderní vědci zatím nejsou schopni provést experiment, který by tento problém jednoznačně vyřešil. Všechny prezentované koncepce, teologické i vědecké, jsou založeny na spekulativních závěrech vědců a filozofů. Možná, že postupem času vědecký a technologický pokrok poskytne výzkumníkům prostředky k dalšímu zkoumání, které povede k novým objevům.

Další zajímavé informace k tomuto tématu najdete ve videu.

Test fixace materiálu

1 Jakou teorii F. Redi svým experimentem vyvrátil?

• Teorie sebereprodukce
• Teorie kreacionismu
• Teorie biochemické evoluce

14. Vývoj představ o vzniku života na Zemi

Pamatovat si!

Vyjmenuj hlavní vlastnosti živých tvorů.

Otázky o původu života na Zemi a vzniku Země samotné lidstvo vždy znepokojovaly. Vzhledem k tomu, že tyto problémy jsou věčné a globální, nejsou ani dnes zdaleka vyřešeny. Máme důkazy o vývoji organického světa, ale jak život na Zemi vznikl, můžeme jen hádat. Během své historie lidstvo vytvořilo mnoho teorií a předložilo hypotézy, které se snažily vysvětlit, kdy a jak se na naší planetě objevil život.

Kreacionismus. Podle konceptu kreacionismus, Život vznikl v minulosti jako výsledek jedinečného aktu stvoření. Myšlence stvoření světa lze věřit, ale nelze ji dokázat. Protože proces božského stvoření světa proběhl podle jeho zastánců pouze jednou, a proto jej nelze pozorovat, opakovat ani modelovat, nemůže věda tento vznik života jako fenomén studovat. Proto je nepravděpodobné, že by koncept kreacionismu mohl být někdy prokázán nebo vyvrácen.

Hypotéza spontánní generace. Zastánci této hypotézy tvrdili, že živé organismy opakovaně vznikaly z neživé hmoty spontánním generováním (koncept abiogeneze). Tyto myšlenky byly rozšířeny ve staré Číně, Babylonu a Egyptě a byly alternativou ke konceptu kreacionismu. Největší vědec starověkého Řecka Aristoteles, zakladatel biologie, věřil, že existuje určitý „aktivní princip“, který dokáže vytvořit živý organismus. Zcela oprávněně věřil, že podobná účinná látka je přítomna v oplodněném vajíčku, a přisoudil stejnou vlastnost bahnu, slunečnímu záření a hnijícímu masu.

Po rozšíření křesťanství v Evropě myšlenky spontánního generování života ustoupily do pozadí, ale neztratily všechny své přívržence. Slavný vlámský vědec Van Helmont (1579–1644) ohlásil „úspěšný“ experiment s vytvářením myší v tmavé skříni ze špinavé košile a hrsti pšeničných zrn. Výzkumník věřil, že lidský pot slouží jako aktivní princip v procesu spontánního generování myší.

Vážnou ránu konceptu abiogeneze zasadily experimenty italského lékaře Francesca Rediho. V roce 1688 Redi zjistil, že malé bílé červovité larvy much nevznikají ze zkaženého masa, ale z vajec nakladených mouchami. V nádobách se shnilým masem, pokrytých gázou, se larvy neobjevily, ale v otevřených nádobách, kde volně létaly mouchy, po několika dnech objevil Redi mnoho larev. Výsledky těchto experimentů koncept potvrdily biogeneze, podle kterého život může vzniknout pouze z již existujícího života.

Po vynálezu mikroskopu získala myšlenka spontánní generace druhý dech. Jeho zastánci tvrdili, že nejjednodušší jednobuněčné organismy jistě vznikají z neživé hmoty. Pokusy italského vědce Lazzara Spallanzaniho (1765) a mladého ruského badatele Martyna Matveeviče Terekhovského (1775) prokázaly, že pokud se masové nebo zeleninové bujóny uvaří a poté hermeticky uzavřou, nelze v nich zjistit známky života, tedy neobjeví se v nich žádné mikroorganismy. Mnoho vědců se však domnívalo, že tento důkaz je nepřesvědčivý, protože „životní síla“ nezbytná pro spontánní vznik života nemohla proniknout do uzavřené nádoby. Bylo zapotřebí nových, spolehlivějších důkazů.

Pařížská akademie věd vyhlásila soutěž o nejlepší řešení otázky, zda je za normálních podmínek možné spontánní generování života. Tento problém brilantně vyřešil vynikající francouzský vědec Louis Pasteur. Zopakoval Spallanzaniho experiment v otevřené nádobě. Pro tento účel vyrobil speciální baňku s dlouhým tenkým hrdlem ve tvaru písmene „S“ (takové nádoby se dnes nazývají Pasteurovy baňky). Po nalití vývaru do baňky jej vařil nad ohněm, aniž by zavřel hrdlo. Nic nebránilo „životní síle“ proniknout do baňky, ale mikroorganismy se tam nemohly dostat – usadily se na ohybech skleněné zkumavky, takže vývar zůstal sterilní. V baňce s ulomeným hrdlem se vývar velmi rychle zakalil, bakterie snadno pronikly do nádoby a množily se v živném médiu (obr. 48).

Pasteurův experiment tak dal jasnou negativní odpověď na otázku o možnosti spontánního generování života a princip „vše živé pochází pouze z živých“ lze považovat za prokázaný. Pasteurovy pokusy však na otázku původu života neodpověděly; navíc vyvolaly nový problém. Jestliže je ke vzniku jakéhokoli živého organismu zapotřebí jiný živý organismus, jestliže podle buněčné teorie Schleidena a Schwanna buňka pochází pouze z buňky, odkud se tedy vzal ten úplně první organismus a ta zcela původní buňka? Možná v určité fázi historie naší planety došlo k přechodu od neživého k živému? Nebyla to původní spontánní generace?

Hypotéza ustáleného stavu neboli věčnosti života. Zastánci myšlenky věčnosti života věří, že nikdo nikdy nestvořil život na Zemi, protože existuje věčně. Druhy také nikdy nevznikly, byly a jsou a nemohou se vyvíjet. Jediné, co je může ohrozit, je změna populace nebo vyhynutí, pokud se podmínky stanou nevhodnými pro jejich existenci.

Rýže. 48. Pokus L. Pasteura

Hypotéza panspermie. Tuto hypotézu předložil v roce 1895 švédský fyzik Svante August Arrhenius. Jejím zastáncem byl slavný ruský vědec V. I. Vernadskij. Stejně jako hypotéza o ustáleném stavu, ani hypotéza panspermie nenabízí žádné vysvětlení konečného původu života. Tvrdí, že život byl na Zemi přivezen z vesmíru z jiných planet spolu s meteority nebo kosmickým prachem. V poslední době se skutečně objevily zprávy, že v meteoritech byly nalezeny stopy určitých organických látek a v roce 1996 byly v hornině doručené z Marsu nalezeny struktury podobné bakteriím.

Moderní laboratorní výzkumy dokazují vysokou odolnost některých živých organismů vůči nepříznivým vlivům. Rostlinné spory a semena si zachovávají svou klíčivost po dlouhodobém skladování v kapalném kyslíku a dusíku. Spermie, které byly desítky let zmrazené v kapalném dusíku, neztrácejí schopnost oplodnění. Bakteriální spory zůstávají životaschopné po tisíce let a odolávají teplotám v rozmezí -243 až 140 °C.

Hypotéza panspermie však problém vzniku života neřeší. Jednoduše jej přenese do jiné části naší Galaxie nebo Vesmíru.

Jedním z prvních, kdo se pokusil vyřešit problém původu života z vědeckého hlediska, byl ruský akademik Alexandr Ivanovič Oparin, který předložil hypotézu o původu života z látek anorganické povahy (teorie biochemické evoluce). Tato hypotéza tvořila základ většiny moderních představ o původu života na Zemi.

Zkontrolujte otázky a úkoly

1. Jaké podmínky jsou nutné pro vznik živých organismů podle starořeckých filozofů?