В чем заключается вклад л пастера в развитие представлений о происхождении жизни на земле

Обновлено: 02.05.2024

Гипотезы о происхождении жизни на Земле, ее основные теории: биогенез (живое происходит от живого), абиогенез (самозарождение жизни). Открытие А. ван Левенгуком микроорганизмов. Опыт Л. Пастера в колбах с S-образными горлами. Опыты Ф. Реди с насекомыми.

Рубрика	Биология и естествознание
Вид	реферат
Язык	русский
Дата добавления	29.04.2015
Размер файла	236,4 K

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования

«Санкт-Петербургский государственный морской технический университет»

На тему: «Опыты Ф. Реди и Л. Пастера»

Выполнил: студент группы 813, Якимук Ю.В.

Проверил: преподаватель, Н.М. Бабаева

Оглавление

1. Гипотезы о происхождении жизни на Земле

2. Опыты Л. Пастера

Список сайтов и литературы

Введение

С древности и до нашего времени было высказано множество гипотез о происхождении жизни на Земле. Однако все их многообразие сводится к двум взаимоисключающим точкам зрения.

Сторонники теории биогенеза (от греч. био - жизнь и генезис - происхождение) полагали, что все живое происходит только от живого. Их противники защищали теорию абиогенеза (а - лат. отрицательная приставка); они считали возможным происхождением живого от неживого, т. е. в той или иной мере допускали самозарождение жизни.

Самозарождение -- спонтанное зарождение живых существ из неживых материалов; в общем случае, самопроизвольное возникновение живого вещества из неживого. В настоящее время общепризнано, что зарождение живых организмов невозможно, а возникновение живого вещества из неживого практически невозможно в современных природных условиях. Однако в науке активно обсуждаются возможные сценарии возникновения жизни на ранних этапах существования Земли.

В том, что живое или, по крайней мере, низшие его представители, способны зарождаться сами по себе буквально из ничего, не было никаких сомнений. Сведения о том, как различные живые существа появляются из воды, грязи и гниющих остатков, можно найти в древних китайских и индийских рукописях, об этом также рассказывают египетские иероглифы и клинописи Древнего Вавилона. К примеру, народ Древнего Египта свято верил в существовавшее тогда убеждение о том, что лягушки, жабы, змеи и даже более крупные животные, такие как, например, крокодилы, рождаются не иначе как из слоя ила, остающегося на берегах Нила после его сезонных разливов. А в Древнем Китае люди полагали, что тля возникает сама по себе на молодых побегах бамбука. Причём немаловажное значение в этом процессе придавалось теплу, влаге и солнечному свету. В Вавилоне же люди верили, что черви появляются сами по себе в каналах.

1. Гипотезы о происхождении жизни на Земле

После открытия А. ван Левенгуком микроорганизмов именно они стали основным объектом спора о зарождении жизни, поскольку логичным представлялось, что в первую очередь к самозарождению способны наиболее примитивно устроенные живые существа. Сам ученый отрицательно относился к возможности зарождения микроорганизмов из неживой материи. Английский натуралист Дж. Нидхем попытался экспериментально ответить на этот вопрос. Ученый поставил серию опытов, которые сводились к тому, что он готовил в стеклянных колбах разные настои, кипятил их в течение нескольких минут, затем закрывал обычными пробками. Через несколько дней в сосудах появлялись микроорганизмы. Это привело Нидхема к заключению о спонтанном возникновении микроорганизмов из неживого органического вещества, т.е. о возможности самопроизвольного зарождения на уровне низших живых существ. Опыты Дж. Нидхема повторил итальянский естествоиспытатель Л.Спалланцани. Его опыты внешне не отличались от опытов Нидхема, за исключением того, что Спалланцани закрывал сосуд пробкой не после, а до кипячения, а само кипячение длилось не несколько минут, как в опытах Нидхема, а значительно дольше - от 30 мин до 1 ч. В таких сосудах после выдерживания в течение нескольких дней не было обнаружено никаких микроорганизмов.

Л.Спалланцани сделал вывод, что в опытах Дж. Нидхема микроорганизмы в настоях появлялись, или, попадая туда из воздуха (поскольку сосуды закрывали обычными пробками после кипячения), или погибали не все первоначально содержавшиеся в настоях клетки из-за недостаточно длительного кипячения. (В первую очередь это относится к наиболее термоустойчивым формам бактерий - спорам.) Л.Спалланцани под микроскопом удалось наблюдать деление микроба на две одинаковые дочерние клетки, каждая из которых также делилась на две клетки. Все сказанное позволило итальянскому ученому утверждать, что и микроорганизмы возникают не в результате самозарождения, а происходят от себе подобных. Выводы Л.Спалланцани, однако, не поколебали веры Дж.Нидхема и его сторонников в самозарождение. Дж.Нидхем объяснил отрицательные результаты, полученные Л.Спалланцани, тем, что тот подвергал свои настои слишком жесткой обработке, в результате которой разрушалась их "жизненная сила". Окончательный конец спору о самозарождении микроорганизмов положил Л.Пастер.

2. Опыты Л. Пастера

Серией четко поставленных опытов он доказал, что микроорганизмы не возникают самопроизвольно. Особенно изящными были его опыты, проведенные в колбах с S-образными горлами.

Опыт Л.Пастера в колбах с S-образными горлами

В такие колбы наливали подсахаренную дрожжевую воду. Если колбы прокипятить, а затем осторожно охладить, то они остаются стерильными неопределенно долгое время, несмотря на то, что не закрыты пробками. Если же удалить S-образный участок горла, то спустя несколько дней в такой колбе будет наблюдаться бурное развитие микроорганизмов. Через S-образное горло непрогретый воздух может легко поступать в колбу, но содержащиеся в воздухе микроорганизмы задерживаются в изгибах горла, оседая в его нижнем колене. После удаления S-образной части горла микроорганизмы прямо попадают в колбу, начинается их быстрый рост. Этим простым опытом Л.Пастер опроверг возражение о разрушении при нагревании таинственной "жизненной силы", содержащейся в питательной среде и в обычном (непрогретом) воздухе. Он неопровержимо доказал, что "самозарождение" в большинстве опытов происходит в результате попадания в стерилизованные питательные среды микроорганизмов из воздуха. Позднее идеи о самозарождении возникли уже в XX в. по отношению к субмикроскопическим живым частицам - вирусам. Однако и в этом случае было доказано, что вирусы не зарождаются из невирусного материала, а происходят только от себе подобных частиц, т.е. вирусов. Таким образом, хотя теория самозарождения была убедительно опровергнута на разных уровнях организации живых организмов, вопрос о происхождении жизни оставался открытым. Основной вывод, который можно сделать из рассмотренного выше материала, заключается в том, что в настоящее время (имеется в виду отрезок времени достаточной исторической протяженности) спонтанное возникновение жизни невозможно. Однако это не ответ на вопрос о происхождении жизни. Точно так же не является ответом на вопрос и гипотеза о внеземном происхождении жизни и занесении ее на Землю в виде спор или зародышей с другой планеты.

Надо сказать, что Л.Пастер допускал возможность существования каких-то неизвестных условий, при которых могло произойти спонтанное зарождение жизни. В 1878 г. он писал, что не считает самозарождение в принципе невозможным. В XX в. внимание к этой проблеме было привлечено советским биохимиком А.И.Опариным и английским исследователем Дж.Холдейном (J.Haldane), которые выдвинули предположение, что жизнь возникла в результате взаимодействия органических соединений, образовавшихся в бескислородных условиях на первобытной Земле. Согласно этой гипотезе, биологический синтез органических веществ происходит только на современном этапе существования Земли. На первобытной безжизненной Земле могли происходить химические (абиогенные) синтезы углеродистых соединений и их последующая предбиологическая эволюция. В результате этой эволюции имело место постепенное усложнение органических соединений, формирование из них пространственно обособленных систем и превращение последних в предшественников жизни, а затем и в первичные живые организмы. В последующие годы эти идеи получили широкое признание. Конечно, вопрос о происхождении жизни - проблема общебиологическая. Более того, плодотворное его решение возможно только в комплексе с другими науками, такими как химия, геология, палеонтология, физика.

биогенез самозарождение опыт пастер

3. Опыты Ф. Реди

Другим известным членом академии Чименто стал арстинец Франческо Реди (1626--1698), который выступил с решительной критикой теории самозарождения. В работе "Опыты о размножении насекомых " Реди пишет: "По мнению древних и современных ученых, всякий гниющий и разлагающийся труп или грязь иного рода порождает червей; поэтому я, решив выяснить истину, в начале июня попросил умертвить трех змей из тех, которых называют змеями Эскулапа; мертвых их я поместил в открытый ящик, с тем, чтобы они там разлагались; прошло немного времени, и я увидел, что они все покрыты червями конусной формы без единой ноги, насколько можно было увидеть глазами, и эти черви, пожирая мясо, росли на глазах". Тем самым Реди словно бы подтверждает теорию самозарождения. Но далее он пишет, что, повторяя эксперимент, он "почти всегда видел на мясе, рыбе и вокруг. не только червей, но и личинки, из которых выводятся черви. Эти личинки появлялись из испражнений мух, оставляемых на рыбе или мясе. Это уже было отмечено и составителями словаря нашей Академии, и охотниками на диких зверей, и мясниками, и домохозяйками, которые, чтобы предохранить летом мясо от всякой дряни, кладут его под сетку от мух или покрывают куском белой ткани.

Великий Гомер в девятнадцатой книге «Илиады» описывает опасения Ахилла, когда он собирался отомстить Гектору за смерть друга: как бы мухи не развели червей в ранах мертвого Патрокла. И сердобольная мать пообещала ему, что с божьей помощью она не допустит к телу Патрокла полчища несущих нечистоты мух; и вопреки законам природы она сохранит его целым и невредимым в течение года. Вот почему, -- продолжает Реди, -- я начал сомневаться и думать, не из яиц ли мух появляются черви, а не из самого прогнившего мяса; и я тем более утверждался в своем мнении, когда во всех своих опытах видел, что на мясо, прежде чем оно покрывалось червями, всегда садились такие же мухи, которые потом рождались. Но сомнение было бы бесплодным, если бы не подтверждалось опытом. Поэтому в июле я положил в четыре фляги с широким горлом змею, несколько речных рыб. несколько угрей из р. Арно и кусок телятины; затем, закрыв, как следует, горлышки бумагой, перевязал веревкой и запечатал, я положил в другие такие же фляги те же предметы и оставил горлышки открытыми; прошло совсем немного времени, и рыбы и мясо в открытых флягах покрылись червями, и видно было, как в эти сосуды свободно влетали мухи. Но в закрытых флягах я не увидел ни одного червя, хотя прошло много месяцев с того дня, когда туда были положены рыбы и мясо; но снаружи я несколько раз находил на бумаге испражнения мух или червяка, которые всячески пытались найти какую-нибудь дырочку, чтобы проникнуть внутрь и полакомиться".

Вопрос 1. Какие условия необходимы для возникновения живых организмов, по мнению древнегреческих философов?
Древнегреческие философы считали, что живые организмы возникают из неживых путем самозарождения. По мнению Аристотеля, должно существовать некое «активное начало», которое способно, используя неживую материю, создать живой организм. Он считал, что такое активное начало присутствует в оплодотворенном яйце, солнечном свете и гниющем мясе.

Вопрос 2. В чем заключается смысл опытов Ф. Реди?
В начале XVII в. было распространено убеждение, что личинки мух самопроизвольно зарождаются из гнилого мяса. Франческо Реди (1626—1698) в своих опытах решил опровергнуть это заблуждение. Он помещал мясо в сосуды и часть из них закрывал марлей. В сосудах, закрытых марлей, куда не могли попасть мухи, личинки не появлялись, а в открытых через несколько дней обнаруживалось множество личинок. Опыты Ф. Реди нанесли серьезный удар по теории самозарождения и подтвердили концепцию биогенеза, согласно которой жизнь может возникнуть только из уже существующей жизни.

Вопрос 3. Опишите опыты Л. Пастера, доказывающие невозможность самозарождения жизни в обычных условиях.
Сторонники теории абиогенеза («виталисты», лат. вита — жизнь) считали, что существует «жизненная сила», с помощью которой неживое может стать живым. Опровержением этой точки зрения послужили опыты Луи Пастера, доказавшие невозможность самопроизвольного зарождения жизни; в 1862 г. Пастер за эти опыты получил премию Французской Академии наук.
Луи Пастер в своих опытах пользовался колбами собственного изобретения с длинным тонким горлышком в форме буквы S. Он наливал в колбу питательный бульон и кипятил его на огне, оставляя горлышко открытым. Это было важно, поскольку считалось, что причиной отсутствия самозарождения жизни в закрытых сосудах является невозможность проникновения в них «жизненной силы», необходимой для самозарождения. Пастер в своих опытах не препятствовал возможному проникновению «жизненной силы» в колбу, однако не давал попасть туда микроорганизмам (они оседали на изгибах трубки). В итоге бульон мог храниться долгое время, оставаясь стерильным. Если же горлышко отламывали, то бульон очень быстро мутнел из-за появления в нем бактерий.

Вопрос 4. Что вам известно о гипотезе вечности жизни?
Гипотеза вечности жизни, или гипотеза стационарного состояния, утверждает, что жизнь на Земле никто не создавал, поскольку она существует вечно. Виды тоже никогда не возникали, они были и есть, а эволюции не существует. Может происходить лишь изменение численности видов или их вымирание. Гипотеза вечности жизни была выдвинута немецким ученым В. Прейером в 1880 г. Он предполагал, что даже раскаленные области внутри земного шара могут являться скоплением живых организмов со своим обменом веществ.

Вопрос 5. Какие вы знаете материалистические теории возникновения жизни?
Существует несколько основных концепций возникновения жизни:
• жизнь была создана Творцом в определенное время (креационизм);
• жизнь возникла самопроизвольно из неживого вещества (этой точки зрения придерживался, в частности, Аристотель);
• жизнь существовала всегда — концепция стационарного состояния (выдвинута немецким ученым В. Прейером в 1880 г.);
• концепция панспермии — внеземного происхождения жизни (была выдвинута шведским физиком и химиком, создателем теории электролитической диссоциации и гипотезы о парниковом эффекте Сванте Аррениусом (1859—1927).);
• концепция происхождения жизни на Земле в историческом прошлом в результате процессов, подчиняющихся физическим и химическим законам.
Полностью идеалистической является только первая из этих концепций, полностью материалистической — только последняя. Правильность ее основных положений была подтверждена в дальнейшем многими учеными.

Вопрос 6. Что вы думаете о гипотезе занесения жизни на Землю из космоса?
Гипотеза панспермии, или занесения жизни извне, была выдвинута шведским физиком и химиком, создателем теории электролитической диссоциации и гипотезы о парниковом эффекте Сванте Аррениусом (1859—1927). Он утверждал, что жизнь попала на нашу планету из космоса вместе с метеоритами или космической пылью, перемещающимися под давлением лучей света. Примером, свидетельствующим в пользу этой гипотезы, является способность некоторых организмов переносить крайне неблагоприятные условия. Споры и семена растений способны длительное время находиться в жидком кислороде и азоте и при этом не терять всхожести. Сперматозоиды, находившиеся десятки лет в замороженном состоянии, сохраняют способность к оплодотворению. Споры бактерий выдерживают колебания температур от -273 до +140 o С. Данная гипотеза не лишена права на существование, однако она не решает проблему собственно возникновения жизни.

Вопрос 1. Какие гипотезы возникновения жизни вам известны?
Все многообразие гипотез о возникновении жизни на Земле может быть сведено к двум основным группам: к первой группе относятся гипотезы, основанные на представлении о биогенезе, то есть о происхождении живого только из живого, ко второй группе — гипотезы, основанные на представлении об абиогенезе, то есть о происхождении живого из неживого (о «самозарождении» жизни).
Можно выделить пять гипотез о происхожден6ии жизни:
1. Креационизм - учение, утверждающее, что возникновение мира - результат божественного творения.
2. самопроизвольное зарождение — живые организмы возникают самопроизвольно из неживого вещества;
3. гипотеза стационарного состояния — жизнь существовала всегда;
4. гипотеза панспермии — жизнь занесена на нашу планету извне;
5. гипотеза биохимической эволюции — жизнь возникла в результате процессов, подчиняющихся химическим и физическим законам.
В настоящее время большинство ученых поддерживают идею абиогенного зарождения жизни (о «самозарождении жизни») в процессе биохимической эволюции.

Вопрос 2. Почему представление о Божественном происхождении жизни нельзя ни подтвердить, ни опровергнуть?
Процесс Божественного сотворения мира мыслится как имевший место лишь единожды и поэтому недоступный для исследования. Наука занимается только теми явлениями, которые поддаются наблюдению и экспериментальному исследованию. Следовательно, с научной точки зрения гипотезу Божественного возникновения живого нельзя ни доказать, ни опровергнуть.
Главный принцип научного метода — «ничего не принимай на веру». Следовательно, логически не может быть противоречия между научным и религиозным объяснением возникновения жизни, так как эти две сферы мышления взаимно исключают одна другую.

Вопрос 3. На какой вопрос не отвечает гипотеза панспермии?
Гипотеза панспермии (жизнь занесена на нашу планету извне) не отвечает на главный вопрос, как возникла жизнь, а переносит эту проблему в какое-то другое место Вселенной.

Вопрос 4. Какие опыты показали невозможность самозарождения жизни в настоящее время?
Впервые невозможность самозарождения жизни показали эксперименты итальянского ученого Франческо Реди, который в 1668 г. доказал невозможность самозарождения мух в гниющем мясе. Ф. Реди взял несколько сосудов и поместил в них кусочки мяса. Часть сосудов он оставил открытыми, а часть прикрыл тканью. Через несколько дней в открытых сосудах мясо кишело личинками мух, а в закрытых, хотя мясо и гнило, личинок не было. На этом основании был сделан вывод, что личинки появились из отложенных мухами яиц, а не самозародились.
Эксперименты итальянского натуралиста Ладзаро Спалланцани наглядно продемонстрировали невозможность самозарождения микроорганизмов в питательных бульонах после их кипячения в запаянных сосудах.
Сторонники самозарождения утверждали, что «жизненная сила», находящаяся в воздухе, от высокой температуры разрушается, а так как сосуд запаян, то и самозарождение невозможно. Опровержением этой точки зрения послужили опыты Луи Пастера, доказавшие невозможность самопроизвольного зарождения жизни; в 1862 г. Пастер за эти опыты получил премию Французской Академии наук. Луи Пастер провел простой, но очень показательный эксперимент. Он кипятил бульон в колбах с длинным S-образно изогнутым кончиком, в котором оседали все споры микроорганизмов, содержащиеся в воздухе, пос¬тупавшем в колбу после кипячения. Хоро¬шо прокипя-ченная питательная среда оставалась стерильной, хотя доступ воздуха с «жизненной силой» был обеспечен. Но стоило смочить бульоном изогнутое колено, как в колбе начиналось интенсивное размножение микроорганизмов.
Опыты Пастера позволили впоследствии создать некоторые методы консервации продуктов питания. Изучая «болезни» вин, Пастер показал, что они вызываются микроорганизмами. Талантливый ученый предложил нагревать вино до 50—60 o C для того, чтобы убить вредные микробы. Такой метод получил название «пастеризация».

С самого раннего момента своего появления человечество наделяло природу особыми свойствами: существовал тотемизм - поклонение какому-либо животному или растению как своему мифическому защитнику. С течением времени появились монотеистические религии, в которых утверждалось, что настоящий мир создан творцом в результате акта сверхъестественного творения.

За всю историю существования человечества сторонниками этой теории не было приведено ни одного подтверждающего доказательства. Справедливо отметить, что и опровергнуть эту теорию невозможно. Основополагающим моментом здесь являются не факты, а вера.

Теория стационарного состояния

Согласно данной теории, жизнь никто и ничто не создал(о) - жизнь, как и Вселенная, существует вечно, не имея точки начала и конца. Отдельные тела в этой системе - галактики, звезды, небесные тела и живые организмы - рождаются и умирают.

Теория панспермии (греч. pan — всё и sperma — семя)

После формирования и остывания нашей планеты на ее поверхности сложились условия благоприятные для развития жизни. Теория панспермии гласит о том, что жизнь на нашу планету была занесена извне, из космоса с падением метеороида или астероида. На Землю попали зачатки живого - споры бактерий, вирусы.

Теория самозарождения

Сторонники этой теории считали (или считают, если такие еще остались)), что жизнь способна самозарождаться из неживого. Еще Аристотель считал, что личинки, из которых появляются мухи, самозарождаются в гниющем мясе. Эти представления были довольно долго распространены и популярны.

Особое внимание обратим на витализм (лат. vitalis — жизненный) - учение о существовании нематериальной сверхъестественной жизненной силы, управляющей жизненными явлениями. Витализм и теория самозарождения тесно взаимосвязаны.

Особенно активно эти идеи обсуждались в конце XVI века, когда апогея достигла легенда о гомункулусе. Свой рецепт "приготовления" гомункулуса Парацельс описывает так: "Возьмите сперму и заставьте ее гнить 7 суток в запечатанной тыкве, а затем в течение 40 недель в лошадином желудке, ежедневно добавляя кровь. В результате произойдет живой ребенок, как дитя, родившееся от женщины".

Кажется что-то таинственное и магическое скрыто за этими древними строками, однако это всего лишь остроумная шутка, на которую попались многие, даже из числа наших современников. Первым аргументированно попытался опровергнуть теорию самозарождения жизни Франческо Реди в 1668 году.

Опыт Франческо Реди состоял в доказательстве того факта, что в плотно закрытых банках, куда не могут попасть мухи, не развиваются и черви - их личинки. В таких банках мясо гниет, но не "производит" червей. Ранее Уильям Гарвей, английский медик, постулировал: "Все живое происходит из яйца".

Казалось бы, теория самозарождения опровергнута - точка. Но хитрые виталисты обвинили Франческо Реди в том, что закрыв банки тканью, он предотвратил доступ в них жизненной силе, и, естественно, жизнь в них не зародилась. Так что теория самозарождения пошатнулась, не более, но выстояла этот удар.

Лишь спустя почти 200 лет - в 1862 году - Луи Пастер нанес сокрушительный удар по виталистам, окончательно развенчав теорию самозарождения. Пастер кипятил в S-образной колбе молоко, в котором находились микроорганизмы. После кипячения колбы оставляли на открытом воздухе. За счет S-образной колбы бактерии оседали на стенках, не достигали молока: процессы брожения и гниения не начинались.

В честь Луи Пастера процесс тепловой обработки пищевых продуктов называется пастеризацией. Она представляет собой нагревание жидких продуктов до 60-70 °C в течение 60 минут, в результате чего болезнетворные микроорганизмы погибают. Это позволяет сохранить продукты свежими на долгое время.

Гипотеза А.И. Опарина абиогенного происхождения жизни

Одним из первых в 1924 году научно пытался обосновать появление жизни на земле советский ученый Опарин, а через 5 лет в - 1929 году - Дж. Холдейн. Согласно теории Опарина, жизнь представляет собой закономерный этап эволюции химических соединений - молекулярных преобразований, их полимеризации, возникновение более сложных по строению веществ. Процессы возникновения жизни по Опарину делятся на 3 этапа:

Возникновение органических веществ из неорганических. Образование первичного бульона
Усложнение строения веществ (появление белков, нуклеиновых кислот). Формирование коацерватов - капель с большой концентрацией коллоида
Возникновение самовоспроизводящихся организмов, появление в них матричного синтеза на основе РНК, затем и ДНК

В результате таких преобразований из первичного бульона возникли первые прокариотические клетки.

Теорию Опарина и Холдейна подверглась проверке на практике. Первые эксперименты провел С. Миллер, пытавшийся синтезировать органические вещества из неорганических. Миллер использовал колбу, в которой непрерывно циркулировали метан, аммиак, водород и угарный газ (CO) - когда-то составлявшие атмосферу Земли (кислород в ее составе отсутствовал).

По итогам эксперимента в системе появились аминокислоты, сахара, жиры и даже предшественники нуклеиновых кислот.

С точки зрения вероятности возникновение жизни весьма маловероятно, однако учитывая очень долгое время (1 млрд. лет от появления Земли) вероятность такого события значительно возрастает.

Данная статья написана Беллевичем Юрием Сергеевичем и является его интеллектуальной собственностью. Копирование, распространение (в том числе путем копирования на другие сайты и ресурсы в Интернете) или любое иное использование информации и объектов без предварительного согласия правообладателя преследуется по закону. Для получения материалов статьи и разрешения их использования, обратитесь, пожалуйста, к Беллевичу Юрию.

Автор статьи

Куприянов Денис Юрьевич

Юрист частного права

Страница автора

Читайте также: