Конспект урока на тему Возникновение жизни на Земле

28.09.2013 г.

Урок биологии в 10 классе
по теме:

«Развитие представлений о возникновении жизни на Земле»
Цель урока: Создать условия для ознакомления учащихся с различными взглядами на происхождение жизни на Земле.
Задачи:
- образовательная: показать многообразие теории происхождения жизни, их слабые и сильные стороны, раскрыть понимание определения «жизнь»;
- развивающая: формировать умение анализировать предложенную информацию;
- воспитательная: воспитывать терпимость к взглядам других людей, тактично доказывать свою точку зрения. Патриотическое воспитание (Опарин А.И.). Воспитывать умение дискутировать, отстаивать свою точку зрения по той или иной проблеме.
Оборудование:
Презентация, диск «Кирилл и Мефодий» 10 кл.
текстовые документы с описанием известных теорий возникновения жизни на земле, графические файлы с иллюстрациями (на электронных носителях).
Ход урока:
Организационный момент (подготовка к уроку).
Урок начинается с показа видеофрагмента, на котором изображен процесс появления и развития жизни на Земле.
Вопрос: Какой процесс иллюстрируют нам данный фрагмент?
Ответ учащихся: процесс появления и развития жизни на Земле.
Вопрос: Можем ли мы дать однозначный ответ на вопрос о том, как появилась жизнь на нашей планете? Почему?
Ответы учащихся:
Вопрос: Сформулируйте тему нашего урока.
Ответ: Развитие представлений о возникновении жизни на Земле.
Вопрос: Что мы с вами сегодня должны изучить?
Ответы учащихся: 1. Раскроем сущность жизни.
2.Выявим отличия живого от неживого.

(один ученик выполняет тест на интерактивной доске)

Учитель биологии. В этих определениях указана материальная основа жизни – белковые тела. Понятие белка у Энгельса диалектично: это и химическое соединение, и живая система. Неоднократно он отмечал, что должны быть и другие химические соединения, определяющие явления жизни. В определениях жизнь представлена как особая форма движения материи, качественная специфика которой заключается в постоянном обмене веществ с окружающей природой и самообновлении живого.
Вопрос: Что же мы будем считать критериями живого? Что отличает живое от неживого?
Ответ:
1)  Обмен веществ.
2)  Способность к росту.
3)  Способность к индивидуальному развитию.
4)  Способность к воспроизведению себе подобных.
5)  Способность к эволюционному развитию.
6)  Раздражимость.
7)  Движение, подвижность.
Учитель биологии. Исходя из этих критериев, можно ли считать ледник или реку живыми телами?
Ответ: Для них характерно – рост, подвижность, обмен веществ, развитие, но они не способны к воспроизведению себе подобных.
Учитель биологии. Звезды, планеты, звездные системы (галактики) рождаются, стареют и умирают, т. е. эволюционируют, они подвижны и даже могут образовывать новые звезды. Можно ли считать их живыми телами?
Ответ: Нет, так как новые образования не будут подобны исходным, т. е. способность к самовоспроизведению себе подобных отсутствует.
Учитель биологии. К какому же выводу приводят эти примеры?
Ответ: Эти примеры приводят к выводу о том, что лишь комплекс критериев может считаться необходимым и достаточным для определения жизни. Если не будет отвечать хотя бы одному критерию – считать живым телом нельзя.
Учитель биологии. Только в 50-х годах нашего столетия стало ясно, что жизнь связана не только с белками, но и с нуклеиновыми кислотами – носителями наследственной информации. Некоторые ученые были склонны считать живыми уже единичные молекулы белка.
Вопрос: Можно ли согласиться с их точкой зрения? Как вы считаете?
Ответ: Так как белки не обладают способностью к самовоспроизведению и обмену веществ, следовательно, образование белка в результате химического процесса не равносильно возникновению жизни.
Вопрос: А какие же сложные соединения обладают свойством воспроизведения себе подобных?
Ответ: таким свойством обладают нуклеиновые кислоты и даже отдельные фрагменты ДНК.
Вопрос: Можно ли их считать носителями жизни?
Ответ: Экспериментально доказано, что самокопирование ДНК и реализация заключенной в ней информации происходят только при наличии ферментов, источников энергии – АТФ, воды и других соединений. А также при условии изоляции от среды и связи с окружающим миром. Очевидно, что отдельные молекулы нуклеиновых кислот тоже не являются живыми.

3.Познакомимся с различными взглядами на происхождение жизни на Земле.
Слово учителя:
Как все это началось? Как появилась жизнь на нашей планете? Эти вопросы люди задают себе с давних времен и до сих пор не могут найти точного ответа. Происхождение жизни, возникновение живых существ – одна из центральных проблем естествознания, которая представляет, как познавательный, так и научный интерес.
В настоящее время мы знаем жизнь только в одном, единственном экземпляре, только нашу земную жизнь, и от нее мы должны исходить в наших суждениях о других возможных формах биологической организации во Вселенной.
Прежде чем рассмотреть различные теории и гипотезы возникновения жизни на Земле, нам с вами необходимо выяснить и четко определить понятие жизни.
Что такое жизнь? (вопрос учащимся)
“ Жизнь есть способ существования белковых тел, и этот способ состоит по своему существу в постоянном самообновлении химических составных частей этих тел”.
Ф. Энгельс
Назовите основные признаки живых существ. По каким признакам мы отличаем живые системы от неживых? (Вопрос к учащимся).
Ответы:
Сложность и высокая степень организации.
Любая составная часть имеет свое назначение и функции.
Обмениваются веществом и энергией с окружающей средой.
Специфически реагируют на изменения окружающей среды.
Хорошо приспособлены к среде обитания.
Способны к самовоспроизведению.
В настоящее время существует современное определение понятия жизнь.
Жизнь это процесс существования сложных систем, состоящих из больших органических молекул и неорганических веществ и способных самовоспроизводиться, саморазвиваться и поддерживать свое существование в результате обмена энергией и веществом с окружающей средой.
Как появилась жизнь на Земле?
С накоплением человеком знаний об окружающем мире, развитием науки изменялись взгляды на происхождение жизни, выдвигались новые гипотезы. Как отмечает польский философ В. Луговски (1995), изучивший всю мировую литературу по вопросу происхождения жизни, во второй половине XX века было предложено 120 различных теорий и гипотез на эту тему. Однако и сегодня вопрос о происхождении жизни еще окончательно не решен.
Из предложенных гипотез наиболее важными являются следующие:
Креационизм (жизнь была создана Творцом);
Гипотезы самопроизвольного зарождения (самозарождение; жизнь возникала неоднократно из неживого вещества);
Гипотеза стационарного состояния (жизнь существовала всегда);
Гипотеза панспермии (жизнь занесена на Землю с других планет);
Биохимические гипотезы (жизнь возникла в условиях Земли в результате процессов, подчиняющихся физическим и химическим законам, т.е. в результате биохимической эволюции).
Все их многообразие сводится к двум взаимоисключающим точкам зрения
Запись в тетрадь
Теории: 1.теория абиогенеза (происхождение живого из неживого).
2. теория биогенеза (происхождение живого из живого).
По ходу урока учащиеся заполняют таблицу:
Гипотеза
Кем создана,
Суть гипотезы
Кем опровергалась






Креационизм. Согласно этой религиозной гипотезе, имеющей древние корни, все существующее во Вселенной, в том числе жизнь, было создано единой Силой Творцом в результате нескольких актов сверхъестественного творения в прошлом. Организмы, населяющие сегодня Землю, происходят от сотворенных по отдельности основных типов живых существ. Сотворенные виды были с самого начала превосходно организованы и наделены способностью к некоторой изменчивости в определенных границах. Этой гипотезы придерживаются последователи почти всех наиболее распространенных религиозных учений.
В 1650 году архиепископ Ашер из города Армы (Ирландия), используя данные Библии вычислил, что бог сотворил мир в 9 часов утра 23 октября 4004 года до н.э.
Традиционное иудейско-христианское представление о сотворении мира, изложенное в Книге Бытия, вызывало и продолжает вызывать споры. Однако существующие противоречия не опровергают концепцию творения. Религия, рассматривая вопрос о происхождении жизни, ищет ответ главным образом на вопросы «почему?» и «для чего?», а не на вопрос «каким образом?». Процесс божественного сотворения мира представляется как имевший место лишь единожды и поэтому недоступный для наблюдения. В связи с этим гипотеза творения не может быть ни доказана, ни опровергнута и будет существовать всегда наряду с научными гипотезами происхождения жизни.
Гипотезы самозарождения. На протяжении тысячелетий люди верили в самопроизвольное зарождение жизни, считая его обычным способом появления живых существ из неживой материи. Полагали, что источником спонтанного зарождения служат либо неорганические соединения, либо гниющие органические остатки. Аристотель и Парацельс считали, что из ила появляются головастики, из гнили черви, из грязного белья с зерном – мыши, причём обоих полов и уже взрослые.
Эта гипотеза была распространена в Древнем Китае, Вавилоне и Египте. Идея самозарождения высказывалась также философами Древней Греции.
Древнеримский философ Тит Лукреций Кар в I веке до нашей эры в произведении «О природе вещей» писал:
«Видеть бывает легко.Как из кучи зловонной навоза,Черви живые ползут, зарождаясь». 
Средневековый алхимик Парацельс в 16 веке предложил рецепт создания маленького живого человека. Он рекомендовал выдержать разлагающуюся мочу определенное время в тыкве, а затем поместить ее в лошадиный желудок, где и будет развиваться гомункулюс.
Ван Гельмонт , голландский врач и философ, описал эксперимент, в котором он за три недели якобы создал мышей. Для этого нужны были грязная рубашка, темный шкаф и горсть пшеницы. Активным началом в процессе зарождения мыши Ван Гельмонт считал человеческий пот.
На протяжении длительной истории эта гипотеза сохранялась, видоизменялась , до тех пор, пока итальянский врач Франческо Реди (16261697) не подошел к проблеме возникновения жизни более строго и не подверг сомнению гипотезу спонтанного зарождения. В 1668 г. Реди проделал следующий опыт. Он поместил мертвых змей в разные сосуды, причем одни сосуды накрыл кисеей, а другие оставил открытыми. Налетевшие мухи отложили яйца на мертвых змеях в открытых сосудах; вскоре из яиц вывелись личинки. В накрытых сосудах личинок не оказалось. Таким образом, Реди доказал, что белые черви, появляющиеся в мясе змей, личинки флорентийской мухи и что если мясо закрыть и предотвратить доступ мух, то оно не «произведет» червей. Опровергнув концепцию самозарождения, Реди высказал мысль о том, что жизнь может возникнуть только из предшествующей жизни.
Одним из направлений в абиогенезе является витализм.
Витализм. В 18 веке теорию самозарождения жизни защищали математик и философ Лейбниц, натуралист Бюффон, аббат Нигдэм. Они утверждали, что в живых организмах существует особая «жизненная сила». По мнению виталистов ( так называют сторонников гипотезы «жизненной силы», «вита» - от лат. жизнь), «жизненная сила» постоянно присутствует всюду. Достаточно лишь в неживое «вдохнуть жизненную силу» и оно станет живым.
Аббат Нигдэм проделал такой опыт. Он прокипятил мясо в закрытом сосуде и через некоторое время обнаружил в бульоне микроорганизмы. Казалось, самозарождение бактерий было доказано.
Но против опыта Нигдэма выступил итальянец Ладзаро Спалланцани ), натуралист и изобретательный экспериментатор. Прокипятив в течение часа мясной бульон, Спалланцани запаял вытянутое горлышко колбы. В запаянной колбе микроорганизмы не возникли. На результаты этого опыта виталисты возразили утверждением, что длительное кипячение убивает «жизненную силу», которая не может проникнуть в запаянную колбу.
Споры между сторонниками абиогенеза и биогенеза продолжались и в первой половине 19 века. Возможность самозарождения допускал Эразм Дарвин – эволюционист и дед Ч.Дарвина.
Эти споры привели к тому, что французская академия наук в 1859 году назначила специальную премию за решение следующего вопроса. Попытаться при помощи хорошо поставленных опытов осветить по-новому вопрос о самопроизвольном зарождении жизни. Эту премию спустя 3 года (в 1862 году) получил фр. ученый Луи Пастер.
Луи Пастер (1822-1895 гг) провел эксперимент, соперничавший по своей простоте со знаменитым опытом Франческо Реди. Он кипятил в колбе различные питательные среды, в которых могли развиться микроорганизмы. При длительном кипячении в колбе погибали не только микроорганизмы, но и их споры. Помня о возражениях виталистов против опытов Спалланцани, что «жизненная сила» не может проникнуть в запаянную колбу, Пастер соединил колбу с наружным воздухом длинной S- образной трубкой. Споры микроорганизмов оседали на поверхности тонкой изогнутой S-образной трубки и не могли проникнуть в питательную среду. Хорошо прокипяченная питательная среда оставалась стерильной, в ней не наблюдалось самозарождения микроорганизмов, хотя доступ воздуха, а вместе с ним и пресловутой «жизненной силы» был вполне достаточно обеспечен. Если же трубки убирались и пыль оседала на бульон (на пыли содержались и микробы), то бульон вскоре прокисал.
Таким образом, виталистам был нанесен сокрушительный удар. К концу 70-х гг. 19 в. практически все ученые признали, что живые организмы происходят только от других живых организмов.
Гипотеза стационарного состояния. Согласно этой гипотезе Земля никогда не возникала, а существовала вечно; она всегда была способна поддерживать жизнь, а если и изменялась, то очень мало; виды также существовали всегда. Сторонники этой гипотезы считают, что наличие ископаемых остатков древних животных указывает лишь на то, что в исследуемый период их численность увеличивалась, либо они жили в местах, благоприятных для сохранения остатков. Эту гипотезу называют иногда гипотезой этернизма (от лат. eternus вечный). Гипотеза этернизма была выдвинута немецким ученым В. Прейером и Ж.Кювье в 1880 г. Взгляды Прейера поддерживал академик В.И. Вернадский, автор учения о биосфере.
В настоящее время приверженцев этой гипотезы почти не осталось.
Гипотеза панспермии. Гипотеза о появлении жизни на Земле в результате переноса с других планет неких зародышей жизни получила название панспермии (от греч. pan весь, всякий и sperma семя). Одним из первых идею о космическом (внеземном) происхождении жизни высказал немецкий ученый Г. Рихтер в 1865 г. Согласно Рихтеру жизнь на Земле была занесена с других планет. В связи с этим вставали вопросы, насколько возможно такое перенесение с одной планеты на другую и как это могло быть осуществлено
Согласно представлениям физиков Томсона и Гельмгольца споры бактерий и других организмов могли быть занесены на Землю с метеоритами. Лабораторные исследования подтверждают высокую устойчивость живых организмов к неблагоприятным воздействиям, в частности к низким температурам. Например, споры и семена растений не погибали даже при длительном выдерживании в жидком кислороде или азоте. Другие ученые высказывали мысль о перенесении «спор жизни» на Землю светом. Современные приверженцы концепции панспермии считают, что жизнь на Землю занесена случайно или преднамеренно космическими пришельцами.
Но после открытия [ Cкачайте файл, чтобы посмотреть ссылку ] и выяснения действия [ Cкачайте файл, чтобы посмотреть ссылку ] на биологические объекты позиция гипотезы весьма ослабла.
Однако после того, как миссией [ Cкачайте файл, чтобы посмотреть ссылку ] были найдены живые земные микроорганизмы на прилунившемся зонде [ Cкачайте файл, чтобы посмотреть ссылку ], о ней стали говорить чаще. В последнее время особенно часто идеи панспермии упоминаются в контексте обмена веществом между Землёй и Марсом, когда на его поверхности ещё было много воды.
Полученные в 13 LINK "http://ru.wikipedia.org/wiki/2006_%D0%B3%D0%BE%D0%B4" \o "2006
год" 142006 году15 результаты миссии [ Cкачайте файл, чтобы посмотреть ссылку ] по исследованию кометного вещества неопровержимо доказывают наличие в кометном веществе [ Cкачайте файл, чтобы посмотреть ссылку ] и простейших [ Cкачайте файл, чтобы посмотреть ссылку ]. Это указывает на [ Cкачайте файл, чтобы посмотреть ссылку ] как на один из возможных переносчиков [ Cкачайте файл, чтобы посмотреть ссылку ] во [ Cкачайте файл, чтобы посмотреть ссылку ].
Гипотеза биохимической эволюции. В 1924 г. биохимиком А. И. Опариным, а позднее английским ученым Джоном Холдейном в 1929 г была сформулирована гипотеза, рассматривающая жизнь как результат длительной эволюции углеродных соединений. Жизнь возникла на Земле естественным путем из неорганической материи. Согласно данной гипотезы биологической эволюции предшествовала эволюция химическая. В настоящее время в процессе становления жизни условно выделяют четыре этапа:
1. Синтез низкомолекулярных органических соединений из газов первичной атмосферы.
2. Образование биологических полимеров.
3. Формирование фазообособленных систем органических веществ, отделенных от внешней среды мембранами (протобионтов).
4. Возникновение простейших клеток, обладающих свойствами живого, в том числе репродуктивным аппаратом, обеспечивающим передачу дочерним клеткам свойств клеток родительских.
Первые три этапа относят к периоду химической эволюции, а с четвертого начинается эволюция биологическая.
Процессы, которые привели к переходу от неживого к живому английский физик Джон Бернал назвал биопоэзом.
Итак, современная гипотеза возникновения жизни на Земле, называемая гипотезой биопоэза, была сформулирована в 1947 г. английским ученым Джоном Берналом.
Самое трудное для гипотезы Опарина – Бернала объяснить появление способности живых систем к самовоспроизведению. Гипотезы по этому вопросу пока малоубедительны. Подробности перехода от сложных неживых веществ к простым организмам покрыты тайной.
Этот вопрос является «белым пятном» в биологической науке.
Несмотря на многообразие гипотез о происхождении жизни на Земле, наиболее распространенной гипотезой является гипотеза Опарина – Бернала.
Учитель: Не смотря на все сказанное, проблема возникновения жизни остается нерешенной. Гипотезы, которая превратилась бы во всеобъемлющую теорию, пока не существует. Подробности перехода от сложных неживых веществ к простым существам до сих пор покрыты тайной.
Однако из теоретического спора ученых были сделаны некоторые практические выводы:
1.Труды Спалланцани натолкнули инженеров на мысль о возможности консервации продуктов. Первые консервы были изготовлены в 1804 году.
2.Опыты Пастера дали пастеризацию продуктов.
3. Пастер заложил основу для создания английским хирургом Дж. Листером теории антисептики, после чего в медицине начала применяться стерилизация ран и хирургических инструментов.
Работа в группах:
1.Как вы считаете, какая гипотеза наиболее точно освещает появление жизни на Земле?
2.Возможно ли в настоящее время повторное возникновение жизни на Земле?
3. Как вы считаете, существует ли жизнь на других планетах?
4. Сформулируйте новую гипотезу происхождения жизни на Земле.
 Первые 2-3 минуты отводятся для обсуждения возможных гипотез в группах;
Затем перечисляются все гипотезы, создается банк идей (идеи записываются на доске);
2-3 минуты предложенные гипотезы обсуждаются в группах;
Коллективно критикуются все представленные гипотезы, вычеркиваются те из них, что не выдерживают критики;
2-3 минуты оставшиеся гипотезы обсуждаются в группах;
Коллективно анализируются все оставшиеся гипотезы, выделяются самые интересная и обоснованная идея-гипотеза .
Зачитывается стихотворение:

1.Есть гипотеза одна
Как Земля сотворена
За неделю создал бог
Все что мог и что не мог
Небо, землю и людей
Птичек , рыбок и зверей
Облекли все это в веру
Очень просто , без затей
Прародитель был нам дан,
А по имени Адам
От него пошел народ


2.Было все наоборот
Аристотель утверждал
Что не Бог наш мир создал
Жизнь спонтанно зародилась
Все случайно появилось
Как не думай головой
Вышло все само собой


3.Нет ребята, все не так
Жизнь, ведь это не пустяк
Может с богом, может без
Точно был биогенез
Левенгук и сам Пастер
Нам тому живой пример



4.Дайте я теперь скажу
Все вам точно докажу
Жизнь- известно уж давно
Занесли к нам НЛО
Я скажу вам непременно
Не одни мы во Вселенной
Может послан был отряд
Миллионы лет назад
Чтобы жизнь в кромешной тьме
Зародили на Земле
5.Правду бают или врут
Чуда я не вижу тут
Отвечаю головой
Биохимия виной
Это вовсе не секрет
Без нее и жизни нет
Атмосфера же была
Ведь совсем не такова
Как сейчас
Постепенно в этой жизни зародились организмы
Из воды, белков и газа
Постепенно, а не сразу.



6.Можно я теперь скажу
Я то правду докажу
Все гипотезы пустяк
Было все совсем не так
Доказал недаром Дарвин,
А ведь он был не дурак
И Ламарк и Мендель тоже
Нам не слушать их не гоже
Эволюция друзья
Отрицать того нельзя
Что всему наперекор был естественный отбор
Он и был всему виной, а не кто-нибудь другой
От него как не крутись
Зародилась наша жизнь



7.Геологи, биологи и все палеонтологи
Генетики и химики
Свои ломают головы
А может кто-нибудь из Вас
Свою гипотезу создаст
Как , почему, когда и где
Жизнь зародилась на Земле?


Рефлексия:
Каждому ученику в классе предлагается произнести только одно слово или краткое словосочетание, характеризующее его отношение к происходящему на уроке.
Домашнее задание: Изучить параграф 2.2. Подготовиться к тестированию.
В разных источниках найти информацию о суждениях современных ученых о существовании органических форм во Вселенной.