Підручник Біологія 9 клас - О. А. Андерсон - Школяр 2017

Тема 6 ЕВОЛЮЦІЯ ОРГАНІЧНОГО СВІТУ

§ 40. Світоглядні та наукові погляди на походження життя

Згадаємо!

Що таке життя?

Які ознаки живого?

У попередніх параграфах ми розглядали розвиток життя на нашій планеті. Однак людина прагне знайти відповідь і на запитання щодо походження життя, яке до сьогодні остаточно не розв’язане (рис. 156). Ви ознайомитеся з різними поглядами, що мають кожний свою історію становлення й своїх прихильників. Ці погляди можна назвати лише гіпотезами, бо вони є припущеннями, що їх висунуто з метою з’ясування походження життя. Пригадаємо, що під поняттям життя ми розуміємо відкриті системи, побудовані з білків і нуклеїнових кислот, які здатні самовідтворюватися, саморозвиватися й підтримувати своє існування в результаті обміну речовин та енергії з навколишнім середовищем. З розвитком науки деякі гіпотези доповнюються фактами, що спонукають продовжувати дослідження в цьому напрямі, інші гіпотези поступово спростовуються.

Креаціоністська гіпотеза. Цієї гіпотези дотримуються послідовники майже всіх найпоширеніших релігійних вірувань. Її основне положення: усе існуюче у Всесвіті, у тому числі життя, було створене в минулому єдиною Силою - Творцем у результаті декількох актів надприродного творіння. Організми, що населяють сьогодні Землю, не мають родинних зв’язків і походять від створених окремо основних груп живих істот. Створені живі істоти були досконалими і, за деякими віруваннями, можуть змінюватися в певних межах.

Рис. 156. Як виникло життя на планеті Земля?

? Чи цікавило вас це питання? Якими знаннями щодо походження життя на планеті ви володієте?

Гіпотеза стаціонарного стану. Відповідно до цієї гіпотези Земля ніколи не виникала, а існувала вічно. Життя на планеті було завжди, види при цьому змінювалися не суттєво. Таке уявлення характерне для східних релігій, таких як індуїзм і буддизм, погляду на планету як на вічний нестворений Всесвіт.

Гіпотеза самозародження. Протягом тисячоліть люди вірили в самозародження життя, уважаючи його звичайним способом появи живих істот з неживої природи: джерелом спонтанного зародження слугують або неорганічні сполуки, або гнилі органічні рештки. Гіпотеза була поширена в Стародавньому Китаї, Вавилоні та Стародавньому Єгипті, її висловлювали філософи Стародавньої Греції, тобто таке сприйняття світу було одним із найдавніших. Арістотель, якого часто проголошують засновником біології, писав, що жаби й комахи зароджуються в сирому ґрунті.

Перші дослідження, що похитнули думку про самозародження життя, провели італійські природодослідники - лікар Франческо Реді (1626-1697) і вчений Ладзаро Спаланцані (1729-1799).

Нищівного удару цій гіпотезі було завдано в XIX ст. французьким мікробіологом Луї Пастером (1822-1895) й англійським біологом Джоном Тіндалем (1820-1893). Вони зробили припущення: якщо бактерії, які поширюються повітрям, не зможуть потрапити до колб зі стерилізованим бульйоном, то в самому бульйоні вони не виникнуть. Пастер користувався для цього колбами із зігнутим S-подібним горлом (воно слугувало пасткою для бактерій), а Тіндаль стерилізував повітря, що надходить у колби, пропускаючи його крізь полум’я або вату (рис. 157). До кінця 70-х років XIX ст. майже всі вчені визнали, що організми зароджуються лише від інших живих організмів. Це привело до формулювання нових гіпотез, подальших пошуків, досліджень з метою розкриття таємниць походження життя.

Пам’ятник Луї Пастеру біля Пастерівського інституту (Франція)

Рис. 157. Дослід Луї Пастера

У колбі із S-подібним горлом поживне середовище після кип’ятіння довго залишається стерильним (а); якщо прибрати S-подібну трубку, то в середовищі швидко розвиваються мікроорганізми (б).

? Поясніть результати досліду Л. Пастера.

Гіпотеза панспермії. Гіпотеза походження життя на Землі в результаті перенесення живих істот з інших планет називається панспермією. Одним із перших ідею про космічне походження життя висловив німецький учений Г. Ріхтер у 1865 р. Першими захисниками його погляду були видатні вчені-фізики Г. Гельмгольц, С. Арреніус, Дж. Томсон. Згідно з уявленнями Томсона й Гельмгольца спори бактерій та інших організмів могли бути занесені на Землю з метеоритами.

Гіпотезу панспермії поділяють астрономи Ч. Вікрамасінгха (Шрі-Ланка) і Ф. Хойл (Велика Британія). Вони вважають, що мікроорганізми утворюються в космічному просторі, переважно в газових і пилових хмарах. Далі ці мікроорганізми захоплюються кометами і в такий спосіб переносяться на Землю. Під час вивчення метеоритів і комет у них було виявлено такі речовини, як ціаногени, синильну кислоту й органічні сполуки (рис. 158).

Гіпотеза абіогенного синтезу (біохімічної еволюції). Розвиток біохімії, накопичення фактів, що свідчили про хімічну й генетичну основу життя, неминуче привели до створення гіпотези абіогенного синтезу. Першою спробою стала праця російського біохіміка О. І. Опаріна «Виникнення життя» (1924). Учений зробив припущення: за умов, що існували на нашій планеті 4,0 - 4,5 млрд років тому, найпростіші органічні сполуки синтезувалися з неорганічних у первісному океані, тобто поза клітиною. Через 5 років незалежно від О. І. Опаріна те саме припущення висловив англійський учений Дж. Холдейн. За цією гіпотезою, процес, унаслідок якого виникло життя на Землі, можна поділити на три етапи: виникнення органічних речовин; утворення з найпростіших органічних речовин біополімерів; виникнення організмів, здатних до самовідтворення. Земля виникла близько 5 млрд років тому, і спочатку температура на її поверхні становила декілька тисяч градусів. У міру її остигання утворилася літосфера. Надалі утворюється атмосфера, яка спочатку складалася з легких газів, що замінювалися на важчі: водяну пару, вуглекислий газ, амоніак і метан. Зі зниженням температури водяна пара почала конденсуватися, утворюючи Світовий океан. Відповідно до уявлень учених у цей час відбувся абіогенний синтез - синтез органічних сполук поза клітиною.

Рис. 158. Гіпотеза панспермії - життя занесене на Землю з космічного простору

?! На яке запитання, на вашу думку, не дає відповіді гіпотеза панспермії?

Перед ученими постали інші запитання: як і чому складні органічні речовини утворили організми? О. І. Опарін уважав, що вирішальна роль у перетворенні неживого на живе належить білкам, молекули яких, притягуючи молекули води, утворювали колоїдні гідрофільні комплекси. Подальше злиття таких комплексів сприяло відділенню колоїдів від водного середовища, тобто утворенню коацерватів. На межі між коацерватом і середовищем «шикувалися» молекули ліпідів: утворювалася примітивна клітинна мембрана. Колоїди могли обмінюватися молекулами з навколишнім середовищем, тобто відбувався обмін речовин. Ще один тип молекул - нуклеїнові кислоти забезпечували здатність до самовідтворення. Ці зміни привели до біологічної еволюції (рис. 159).

Підтвердження можливості за певних умов абіогенного синтезу органічних сполук експериментально отримав американський хімік Л. С. Міллер (1953). Він довів, що з неорганічних складових первинної земної атмосфери під дією електричних розрядів й ультрафіолетового випромінювання можуть утворюватися амінокислоти та інші органічні молекули. Правомірність абіогенного синтезу органічних сполук надалі підтверджена численними експериментами: абіогенним шляхом синтезовано аденін, піримідин, рибозу, дезоксирибозу, полісахариди й полінуклеотиди.

Гіпотеза біохімічної еволюції має найбільше прихильників серед сучасних науковців. Уважається, що на ранніх етапах вирішальна роль належала молекулам РНК, які могли як зберігати інформацію, так і виконувати ферментативні функції. Надалі зазначені функції відійшли до ДНК і білків, а РНК залишилися посередниками між ними.

Рис. 159. Передбачувані етапи гіпотези абіогенного синтезу, або біохімічної еволюції

ПОВТОРІТЬ, ПОМІРКУЙТЕ

1. Які ви знаєте гіпотези походження життя?

2. Поясніть значення дослідженнь Л. Пастера для спростування гіпотези самозародження життя.

3. Поясніть сутність гіпотези абіогенного синтезу.

4. Яка гіпотеза походження життя здається вам найбільш вірогідною? Чому?

Самоконтроль рівня навчальних досягнень з теми «Еволюція органічного світу»

ВАРІАНТ І

Тестові завдання з однією правильною відповіддю (0,5 бала)

1. Наука, яка вивчає вимерлі форми органічного світу, називається

А анатомією

Б біогеографією

В палеонтологією

Г антропологією

2. Рушійною силою еволюції Ч. Дарвін уважав

А внутрішнє прагнення організму до прогресу

Б зміни в організмі в результаті тренування органів

В процес виживання організмів, найбільш пристосованих до умов існування

Г добір людиною організмів з найбільш корисними для неї ознаками

3. Прикладом внутрішньовидової боротьби за існування є

А турнірні бої оленів за самицю

Б полювання лисиці на зайця

В запилення квіток комахами

Г розповсюдження насіння сосни вітром

4. Елементарною одиницею еволюції за сучасними поглядами вважається

А вид

Б особина

В біосфера

Г популяція

5. Випадкова зміна частоти зустрічальності алелей у малих популяціях називається

А міграцією

Б ізоляцією

В дрейфом генів

Г популяційними хвилями

6. Соціокультурним фактором антропогенезу є

А боротьба за існування

Б природний добір

В популяційні хвилі

Г трудова діяльність

Тестові завдання з однією правильною відповіддю (1 бал)

7. Два учні розглядали фотографії, на яких зображено близькі види Ховраха сірого (1) та Ховраха крапчастого (2). Ці види виникли в результаті проживання особин на різних берегах річки Дніпро. Перший учень уважає, що види виникли внаслідок дивергенції. Другий учень зазначив, що це є прикладом географічного видоутворення. Хто з них має рацію?

А перший

Б другий

В обидва мають рацію

Г обидва помиляються

8. Прочитайте речення: «Крило птаха та плавець дельфіна є (1) і виконують (2) функції». Замість цифр необхідно вписати слова. Виберіть правильний варіант.

А 1 - гомологічними органами

2 - різні

Б 1 - аналогічними органами

2 - різні

В 1 - рудиментарними органами

2 - однакові

Г 1 - гомологічними органами

2 - однакові

9. Прочитайте твердження щодо еволюційних змін зображених тварин.

I. Обидві тварини пристосовані до придонного способу життя.

II. Зміни в будові виникли в результаті конвергенції.

Чи є поміж них правильні?

А лише перше

Б лише друге

В обидва правильні

Г обидва неправильні

Тестове завдання на відповідність (3 бали)

10. Установіть відповідність між групою порівняльно-анатомічних доказів еволюції (1 - 3) та її прикладом (А - Г).

1 гомологічні органи

А крило метелика та крило кажана

2 рудименти

Б крило лелеки та риюча кінцівка крота

3 атавізми

В надмірна волосатість тіла людини

Г наявність тазових кісток у кита

Дайте відповідь на вибране вами завдання (3 бали)

1. Поясніть значення теорії Ч. Дарвіна для подальшого розвитку поглядів на еволюційний процес.

2. Проаналізуйте різні погляди на виникнення життя на Землі. Яке пояснення виникнення життя здається вам найбільш вірогідним?

ВАРІАНТ ІІ

1. У природничих музеях України є експозиції вимерлих тварин і рослин, що населяли нашу планету в попередні геологічні ери. їх створення стало можливим унаслідок розвитку науки, яка називається

А антропологією

Б палеонтологією

В зоологією

Г ботанікою

2. Перше еволюційне вчення розробив у своїй праці «Філософія зоології»

А Ж. Б. Ламарк

Б Ч. Дарвін

В К. Лінней

Г Ф. Реді

3. Процес виживання найбільш пристосованих організмів до умов існування Ч. Дарвін назвав

А внутрішнім прагненням до прогресу

Б боротьбою за існування

В природним добором

Г штучним добором

4. Відповідно до сучасних поглядів елементарною одиницею еволюції вважається

А екосистема

Б популяція

В особина

Г вид

5. Прикладом міжвидової боротьби за існування є

А запилення квіток вітром

Б полювання ведмедя на рибу

В турнірні бої оленів за самицю

Г взаємодопомога слонів на шляху до водойми

6. Соціокультурним фактором антропогенезу є

А боротьба за існування

Б природний добір

В популяційні хвилі

Г мова й мислення

Тестові завдання з однією правильною відповіддю (1 бал)

7. Учениця та учень розглядали фотографії, на яких зображено близькі види - Конвалія закавказська (1) й Конвалія травнева (2). Ці види виникли внаслідок дії льодовика, який розділив ареал існування предкового виду. Учениця зробила припущення, що види виникли в результаті конвергенції. Учень же зазначив, що це є прикладом географічного видоутворення. Хто з них має рацію?

А учениця

Б учень

В обоє мають рацію

Г обоє помиляються

8. Прочитайте речення: «Крила метелика та кажана є (1) і виконують (2) функцію». Замість цифр необхідно вписати слова. Виберіть правильний варіант.

А 1 - гомологічними органами

2 - різну

Б 1 - аналогічними органами

2 - різну

В 1 - рудиментарними органами

2 - однакову

Г 1 - аналогічними органами

2 - однакову

9. Прочитайте твердження щодо еволюційних змін зображених тварин.

I. Обидві тварини пристосовані до життя у воді.

II. Відміни між ними в будові виникли в результаті дивергенції.

Чи є поміж них правильні?

А лише І

Б лише ІІ

В обидва правильні

Г обидва неправильні

Тестове завдання на відповідність (3 бали)

10. Установіть відповідність між групою порівняльно-анатомічних доказів еволюції (1 - 3) та її прикладом (А - Г).

1 гомологічні органи

А зябра рака річкового та зябра окуня річкового

2 рудименти

Б риюча кінцівка крота та плавець дельфіна

3 атавізми

В наявність апендикса в людини

Г наявність тазових кісток у кита

Дайте відповідь на вибране вами завдання (3 бали)

1. Схарактеризуйте сучасні погляди на еволюцію органічного світу.

2. Визначте співвідношення біологічних та соціокультурних факторів антропогенезу.





Відвідайте наш новий сайт - Матеріали для Нової української школи - планування, розробки уроків, дидактичні та методичні матеріали, підручники та зошити