Преподавание биологии

Круглый стол Происхождение жизни на Земле: Концепции, проблемы, выводы. 11-й класс

Урок по данной теме проводится в форме круглого стола. В подготовке принимают участие все учащиеся класса, которые ищут материал по основным вопросам, предложенным учителем, подбирают литературу по теме, готовят таблицы, рисунки, презентации. Можно предложить учащимся написать сочинение по теме “Что я думаю о происхождении жизни?”. Подготовка к мероприятию начинается за месяц до его проведения.

Основные обсуждаемые вопросы:

1. Что такое “жизнь”? Свойства живых организмов.
2. Картины мира мыслителей древности (Фалеса, Анаксимандра, Демокрита, Аристотеля и др.).
3. Поэты и писатели о происхождении жизни (Тит Лукреций Кар, О.Хайям).
4. Основные гипотезы происхождения жизни: спонтанного зарождения жизни, креационизма, стационарного состояния, биогенеза.
5. Условия, необходимые для возникновения жизни на Земле.
6. Теория биохимической эволюции (работы А.Опарина, С.Миллера, С. Фокса и др.).
7. Суть и анализ геоцентрических гипотез происхождения жизни.
8. Космические (физические) гипотезы происхождения жизни.

На уроке можно использовать стихи О.Хайяма, Тита Лукреция Кара, Ф.Тютчева, И.Серебровского, М.Дудина.

В оформлении используются таблицы, схемы, презентации, подготовленные учащимися. Учащимся заранее предлагается творческая работа– сочинение “Что я думаю о происхождении жизни на Земле”. Музыкальное оформление: произведения Шопена, Бетховена и Моцарта.

Цели урока: проанализировать умение учащихся самостоятельно работать по предложенной теме, проводить анализ информации.

Задачи урока:

1. Активизировать учебную и познавательную деятельность учащихся;
2. Познакомиться с основными гипотезами происхождения жизни, провести их анализ;
3. Проследить историю данного вопроса с древних времён до настоящего времени.

Урок состоит из нескольких частей:

Часть 1. Вступление.

Учитель читает стихотворение И.Серебровского, звучит музыка Бетховена.

И снова умрёшь, и появишься снова,
Год ли спустя, миллион ли годов –
Частный случай на вечной основе,
Который мгновенно возникнуть готов.
Да, я родился, проживу до ста,
Чтобы затем навсегда умереть.
Но я – электронов случайная доза,
А эта случайность возможна и впредь.

Комментарий учителя. Если бы можно было проследить происхождение живых организмов до самых его истоков, то перед нами предстал бы длинный ряд клеток, простирающийся вглубь веков. Каждая такая клетка произошла в своё время путём деления от другой, ранее существовавшей клетки.… Но откуда взялась первая клетка? С давних времён людей интересовала проблема происхождения жизни, природы жизни, разнообразия живых существ, и, объединяющая их структурная и функциональная близость. Эти вопросы занимают одно из центральных мест в биологической проблематике. Сегодня мы проводим круглый стол, посвященный этим важным проблемам. Наша цель: познакомиться с основными гипотезами происхождения жизни, их концепциями, и обобщив опыт учёных разных стран, осветить эту проблему всесторонне. А самое главное. Попытаться для самих себя выяснить вопрос: что я думаю о происхождении жизни на Земле? Кроме того, мы должны проследить эволюцию взглядов на происхождении жизни от древних времён до наших дней.

Часть 2. Что такое жизнь? Основные свойства живого.

Учащиеся в беседе с учителем дают определения “жизни” по Ф.Энгельсу, М.Волькенштейну; называют основные свойства живых существ, давая при этом пояснения; рассказывают о работе В.И.Вернадского по определению живого.

[3]

Часть 3. Картины мира мыслителей древности.

Комментарий учителя. Первые картины мира, дошедшие до нас из глубины веков, созданы в период от 600 до 500 г.г. до н.э. древние мыслители каждый по-своему искали общее в многообразии явлений окружающего мира.

Учащиеся делают сообщения о картине мира следующих древних философов: Фалес, Анаксимандр, Анаксагор, Анаксимен, Гераклит, Эмпедокл, Демокрит, используя презентацию (Приложение 1).

Комментарий учителя. Говоря о картинах мира, созданных древними мыслителями, более подробно следует остановиться на картине мира, которую создал Аристотель. Она продержалась в науке почти 2 тысячелетия.

Сообщение учащихся о работах Аристотеля (Приложение 1).

Комментарий учителя. Натурфилософские взгляды древних греческих мыслителей кажутся нам наивными. Но именно эти учёные поставили все основные проблемы, касающиеся развития естествознания, строения материи и материалистического мира, проблемы движения проблемы жизни и эволюции.

Не только учёные задумывались об этих проблемах. Рассуждения по этому поводу можно прочитать у поэтов и писателей. Вот что о происхождении жизни говорил Омар Хайям:

Свод неба, это – горб людского бытия,
Джейхун – кровавых слёз ничтожная струя,
Ад – искра из костра безвыходных страданий,
Рай – радость краткая, о человек, твоя!
Трава, которою – гляди! – окаймлена
Рябь звонкого ручья, – душиста и нежна.
Её с презреньем ты не топчи: быть может,
Из праха ангельской красы взошла она.

Очень интересно изложены мысли о происхождении жизни в поэме Тита Лукреция Кара “О природе вещей”:

Если бы из ничего, в самом деле, являлись вещи,
Всяких пород существа безо всяких семян бы рождались,
Так, например, из морей возникали бы люди, из суши –
Рыб чешуйчатых род и пернатые, с неба срывался б
Крупный и мелкий скот и породы бы диких животных
Разных, неведомо, как, появились в полях и пустынях.
И на деревьях плоды не имели бы стойкого вида,
Но изменялись бы всё на дереве каждом.
Ведь. Коль бы тел родовых у отдельных вещей не имелось,
Определённую мать эти вещи имели бы разве?
Но, так как всё из семян созидается определённых
И возникает на свет, и родятся все вещи оттуда,
Где и материя есть т тела изначальные каждой,
То потому и нельзя. Чтобы всё из всего нарождалось,
Ибо отдельным вещам особые силы присущи.

Часть 3. Основные гипотезы происхождения жизни.

Комментарий учителя. Гипотезы. Касающиеся возникновения Земли, да и всей Вселенной, разнообразны и далеко не достоверны. По гипотезе стационарного состояния, Вселенная существовала вечно. По другим гипотезам, Вселенная могла возникнуть из сгустка нейтронов в результате “Большого взрыва”. Родилась в одной из чёрных дыр или же была создана Творцом. Вопреки бытующим представлениям, наука не в состоянии отвергнуть идею о божественном сотворении первозданной Вселенной, так же, как теологические взгляды необязательно отвергают возможность того, что жизнь в процессе своего развития приобрела черты, объясняемые на основе законов природы. Мы перевернули страничку с взглядами мыслителей древности. Теперь поговорим об основных гипотезах происхождения жизни.

Учащиеся характеризуют теории биогенеза, креационизма, рассказывают об иудейско-христианском представлении, о сотворении мира. (Приложение 2.)

Комментарий учителя. Вера признаёт вещи, которым нет доказательств в научном смысле слова. Это означает, что логически не может быть противоречия между научным и богословским объяснением сотворения мира, так как эти две сферы мышления взаимно исключают одна другую. Наука занимается только теми явлениями, которые поддаются наблюдению, а поэтому она никогда не будет в состоянии ни доказать, ни опровергнуть эту концепцию.

Учащиеся делают сообщения о теории стационарного состояния, рассказывают об идее абиогенеза, самопроизвольного зарождения жизни (идеи Аристотеля, опыты Ф.Реди, Ван Гельмонта, А.Левенгука, Л.Спаланцани, Луи Пастера и Джона Тиндаля). (Приложение 3.)

Комментарий учителя. Часто приходиться сталкиваться с мнением о том, что Луи Пастер опроверг теорию самопроизвольного зарождения. Между тем, сам учёный заметил однажды. Что его двадцатилетние безуспешные попытки вывить хотя бы один случай самопроизвольного зарождения не убедили его в том, что жизнь в его колбах за то время, пока длился эксперимент, и в тех условиях, которые были для этого выбраны (стерильная питательная среда, чистый воздух), действительно, не зарождалась. Однако, он вовсе не доказал, что жизнь не могла возникнуть из неживой материи никогда, ни при каком сочетании условий.

Учащиеся рассказывают о 4 главных условиях возникновения жизни, о роли ферментов в возникновении жизни, о значении отсутствия на планете газообразного кислорода, о роли геологии и составе атмосфер планет. (Приложение 4.)

Часть 4. Поиски истоков жизни.

Комментарий учителя. Мы, конечно, не можем перенестись в те далёкие времена и увидеть, какой была первобытная Земля на самом деле, но можем высказать на этот счёт догадки, основанные на данных науки.

Учащиеся делают сообщения о работах А.И.Опарина, опытах С. Миллера, о возможности образования простых органических веществ в настоящее время, образовании полимеров, работах С.Фокса, свойствах полимеров, необходимых для образования клеток (теория пробионтов). Рассказывают о сути геоцентрических (химических) гипотез происхождения жизни и недостатках этих теорий, о гипотезе Войткевича. (Приложение 5.)

Комментарий учителя. Таким образом, в свете геоцентрических гипотез жизнь рассматривается как редкое, а разум – как уникальное явление во Вселенной. Эти гипотезы, изначально ограничивая поле зрения только химическими свойствами жизни, воспроизводят именно их, “вращаются” в структуре “порочного круга”, отвлекаясь от нехимических особенностей, которые рассматриваются в других гипотезах.

Учащиеся рассказывают о теории панспермии и мнении Г.А.Заварзина о роли космоса (физические гипотезы возникновения жизни), истоках этих гипотез, этапах возникновении Вселенной от Большого взрыва до образования ноосферы в свете космических гипотезы возникновения жизни, о противоречиях теории А.Опарина. [8,9,10]

Комментарий учителя. Таким образом, существуют и космические (физические) гипотезы возникновения жизни. В основе их лежит признание коренных отличий живого и неживого вещества. Теория биохимической эволюции получила всемирное признание. Несмотря на это, Фред Хойл недавно высказал мнение, что мысль о возникновении живого в результате случайных взаимодействий молекул “столь же нелепа и неправдоподобна, как утверждение, что ураган, пронёсшийся над мусорной свалкой, может привести к сборке Боинга – 747”.

Учащиеся читают свои сочинения на тему “Что я думаю о происхождении жизни на Земле”.

Часть 5. Заключение.

Комментарий учителя (могут звучать записи со звуками природы – пение птиц, звук воды, шелест листьев и т.п.) Мы сегодня рассмотрели множество теорий происхождения жизни. Одни из них – сверхфантастические, другие – сверхскептические. Но все они имеют право на существование уже потому, что они сконцентрировали в себе научные взгляды и мысли передовых учёных разных стран, времён и народов. Наша беседа о такой глобальной проблеме должна, на мой взгляд, дать не столько знания, сколько ощущение безграничности знаний, пробудить ваш ум и воображение, чтобы вы могли самостоятельно заполнить пустоты в знаниях о мире и его видении, подняться до возможно большей общности знаний.

Представим себя на берегу озера. Идёт тёплый летний дождь. Послушаем его шум, посмотрим на круги, образуемые каплями дождя на поверхности воды. Мириады капель падают на воду…, и каждая выполняет своё предназначение так, как будто других капель нет рядом – круги расходятся от каждой капли, не мешая друг другу. Принцип независимости сил, принцип независимости волнового движения… как приятно наблюдать, что никто никому не может помешать выполнять его работу.

Не то, что мните вы, природа,
Не слепок, не бездушный лик.
В ней есть душа, в ней есть свобода,
В ней есть любовь, в ней есть язык.
(Ф.Тютчев)

Список литературы.

1. Медавар П., Медавар Дж. Наука о жизни. Современные концепции в биологии. М., “Мир”, 1983
2. Кемп П., К.Адамс. Введение в биологию. М., “Мир”, 1988.
3. Учебник для 10–11 Кл. общеобразовательных учреждений/Д.К.Беляев, П.М.Бородин, Н.Н.Воронцов и др.; под ред. Д.К.Беляева, Г.М.Дымшица. – 5 изд., перераб. – М.: Просвещение, 2008.
4. Бернал Дж. Возникновение жизни, пер. с англ., М., 1969.
5. Войткевич Г.В. Возникновение и развитие жизни на Земле. lib.socio.msu.ru
6. Вернадский В.И. Проблемы биохимии ru.wikipedia.org/wiki/Биогеохимия.
7. Морозов Л.Л. Поможет ли физика понять, как возникла жизнь.
8. Хойл Ф., Викрамамнгх Ч. Кометы – средство передвижения в теории панспермии. М., “Мир”. 1984.
9. Заварзин Г.А. Бактерии и состав атмосферы. www.evolbiol.ru/zavarzin_1987.htm
10. Журнал “Биология в школе”, № 1, 4 (1991); № 7 (1993); № 5, 6 (1994).
11. Серия “Знания” (биология): № 6, 9 (1976); № 6 (1986).