Урок биологии "Возникновение и начальное развитие жизни на Земле"
Существует множество вариантов изложения учебного материала. Опробовав многие предлагаю на суд коллег одну из нетрадиционных форм урока биологии.
Цели урока:
Образовательные:
1. Определить понятие “жизнь”.
2. Познакомить с различными теориями происхождения жизни.
3. Выбрать из различных теорий вероятную и обосновать выбор.
4. Выяснить каков наиболее вероятный путь возникновения жизни.
Развивающие:
1. Развитие способностей анализировать предложенную информацию.
2. Развитие умений давать оценку предлагаемым фактам и
высказывать свое мнение.
Воспитательные:
1. Воспитание терпимости к взглядам других людей. Воспитание умения
тактично доказывать свою точку зрения.
Тип урока: Урок получения новых знаний.
Форма урока: Устный журнал.
Этапы урока:
I – Организационный момент и актуализация зоны усвоения
оптимальных знаний.
II – Мотивационный – сообщение темы, целей (записаны на
доске).
III – создание новых знаний (организация деятельности
учащихся).
IV – Закрепление знаний.
Учитель: “Прежде чем начать спор о справедливости
различных теорий возникновения жизни на Земле, нам с вами
необходимо выяснить и четко определить понятие жизни. Что же такое
жизнь?
В окружающем нас мире мы без труда одни тела относим к живым,
другие – к неживым. Что же отличает их друг от друга? Этот вопрос с
давних времен привлекал ученых и мыслителей, которые, желая дать
определение понятию “живое”, “жизнь” старались найти самое
существенное, самое характерное в этих понятиях. Известно несколько
десятков различных определений жизни. Увы! Почти все они
неудовлетворены.
СЦЕНКА: “Спор скептика и оптимиста”
Скептик: Ну, что нового в ваших познаниях, уважаемый?
Нашли определение “жизни”?
Оптимист: Увы! Но ведь есть же замечательное определение
живого в книге “Анти-Дюринг”, данное Ф.Энгельсом: “Жизнь, есть
способ существования белковых тел, и этот способ существования
состоит по своему существу в постоянном самообновлении химических
составных частей этих тел”. Само определение можно разделить на две
части. В первой дается определение составной отличительной черты
всего живого – содержание в них белков, а во второй говорится о
способе существования белков – обмене веществ. Определение Энгельса
прекрасное по форме и замечательное по содержанию, до сих пор
пользуется широким признанием.
Скептик: Позвольте, уважаемый, но ведь это определение уже
“с бородой”. С момента выхода “Анти-Дюринга” прошло более 100 лет –
за это время в различных областях естествознания сделаны крупные
открытия!!!
Оптимист: Конечно, есть и более современные определения,
например, что живые тела – открытые системы, то есть существуют до
тех пор, пока в них поступает энергия в виде пищи, а отбросы
выделяются в окружающую среду. Указывают, что живые тела способны к
авторегуляции, то есть, способны сохранить постоянство своего
состава и свойств, что постоянной составляющей частью их кроме
белков являются нуклеиновые кислоты.
Скептик: Ну, это все тезисы. Они вполне научны, но все же
современное определение жизни вы можете предложить?
Оптимист: Свое пока нет! Может быть в следующем десятилетии.
А вот может определение Волькенштейна Вас удовлетворит: “Живые
тела, существующие на Земле, представляют собой открытые
саморегулирующиеся системы, построенные из биополимеров – белков и
нуклеиновых кислот”.
Вы удовлетворены, коллега?
Скептик: Вполне.
/Пожимают друг другу руки, расходятся/
Учитель: Обратите внимание на оговорку в этом определении
“Живые тема, существующие на Земле…”.
Очевидно, жизнь есть и вне нашей планеты, и она существенно
отличается от нашей? Каковы же теории происхождения жизни? Давайте
рассмотрим некоторые из них.
Ученик: 1 теория – Космическая
Для того, чтобы объяснить каким образом возникла жизнь на Земле
была предложена гипотеза вечности жизни. Сущность ее в том, что
зародыш жизни (споры растений, микроорганизмы) будто бы рассеяны в
космическом пространстве и переносятся с планеты на планеты под
давлением света. Сторонниками этой теории были многие видные
ученые, в том числе академик Вернадский.
Однако, если бы даже было доказано, что на Землю могут попасть
живые организмы с пылью и метеоритами, тогда каким же образом
возникла жизнь на других планетах? По данным космологии (науки о
происхождении небесных тел), история возникновения и развитии
планет сходны. Все планеты проходят стадию раскаленных тел и
существование жизни в таких условиях невозможно, немыслимо!
Учитель: Тогда может быть рассмотрим другую?
Ученик: 2 теория – Метафизическая
Сотворение мира по Слову Бога:
“В начале сотворил Бог небо и землю. Земля была безвидна и пуста… И
сказал Бог: да будет свет. И стал свет. И отделил Бог свет от тьмы.
И назвал Бог свет днем, а тьму ночью. И был вечер, и было утро:
день один. И сказал Бог: да будет твердь посреди воды, и да
отделяет она воду от воды. И создал Бог твердь. И был вечер и было
утро: день второй. И сказал Бог: да прорастит земля зелень, траву,
сеющую семя, дерево плодовитое. И стало так. И был вечер, было
утро: день третий.
И сказал Бог: да будут светила на тверди небесной для отделения дня
от ночи, и для знамений, и времен, и дней, и годов.
И создал Бог два светила великие: светило большее для управления
днем, и светило меньшее для управления ночью, и звезды. И был
вечер, и было утро: день четвертый.
И сказал Бог: да произведет вода пресмыкающихся, душу живую, и
птицы да полетят над землею, по тверди небесной. И сотворил Бог рыб
и всякую душу животных и птиц по роду их. И благословил их Бог,
говоря: плодитесь и наполняйте воду и воздух. И был вечер, и было
утро: день пятый.
И сказал Бог: да произведет земля душу живую по роду ее, скотов, и
гадов и зверей земных породу их и стало так.
Тогда же создал Бог людей, чтобы жили в этом прекрасном мире
прославляя Его, общаясь с творцом. И было утро, и был вечер: день
шестой.
И совершил Бог к седьмому дню все дела Свои, и почил в день
седьмой.
Бытие 1:14-25
1:26-31
2:7-22
Учитель: Каждая теория проходит стадию признания и
поражения (даже отвержения). Давайте рассмотрим третью теорию
самопроизвольного зарождения жизни.
Ученик: С незапамятных времен человек задавал вопрос: откуда
берутся живые существа? В античное время и в средние века уровень
развития биологии был очень низким. В этот период были
распространены взгляды о том, что живые организмы самопроизвольно
возникают из неживого материала. Вполне серьезно ученые считали,
что лягушки в прудах возникают из ила, мухи – из грязи. Видный
ученый средневековья Ван-Гельмонт (XVI-XVII в.) в своей книге
указывал на возможность зарождения мышей из грязного белья. Другой
крупный ученый той же эпохи врач Парацельс (XV-XVI в.) опубликовал
способ искусственного изготовления человека (“гомункулоса”). Однако
и эти теории “разлетались в клочья”, когда в середине ХVII века
итальянский биолог и врач Ф. Реди сделал открытие на основе опыта.
В сосуды он помещал куски мяса различных животных. Одни сосуды он
плотно закупоривал, чтобы не происходило доступа воздуха. Другие
сосуды оставлял открытыми. Спустя некоторое время в открытых банках
появились “черви” - личинки мух, а в закупоренных их не было”. В
своей работе “Эксперименты над зарождением насекомых” (1668 год)
он, обобщая свои наблюдения, высказал предположение, что черви на
гниющем мясе – результат полового размножения мух, а не
самозарождения их из мяса. А еще через несколько лет после Ф. Реди
голландец Антон ван Левенгук, используя изобретенный им микроскоп,
открыл микроскопические организмы и предположил, что гниение
происходит в результате их жизнедеятельности. Но последним ударом
по теории самопроизвольного зарождения жизни стали опыты
французского биолога Луи Пастера (1822-1895 г.), который применил
колбу с S-образным изгибом, помещая в нее прокипяченный бульон.
Бульон в такой колбе мог храниться сколько угодно долго, пока колбу
не наклонили, и не давали бульону омыть S-образное колено, куда был
доступ микробов и бактерий. После этого в колбе начиналось гниение
бульона, так было окончательно доказано, что в основе всех
процессов возникновения живых организмов находятся живые организмы.
Другими словами, зарождение живого из неживого невозможно
принципиально, то есть никогда и не при каких условиях.
Учитель: Тогда каким же образом первоначально возникла жизнь
на Земле?
Ученик: Существует и другая теория.
Это теория происхождения органических веществ из неорганических
на одном из этапов ее длительной эволюции.
В основе этой теории лежит гипотеза академика Опарина. Она
основывается на том, что весь окружающий нас мир находится в
движении, то есть постоянно изменяется. Не имеет историю, в том
числе и клетка, а ей предшествовало создание более простых
образований. Скорее всего, сначала возникли вещества, из которых
состоит клетка, - белки и нуклеиновые кислоты, АТФ и др. Эти
вещества в свою очередь образовались в результате длительной
эволюции. Только не биологической, а химической.
Первым шагом на пути возникновения жизни на Земле стал
небиологический (абиогенный) синтез органических молекул из
неорганических. Материалом для такого синтеза были газы,
выделяющиеся из остывающей 3 – оксид углерода (IV) –
СО2, оксид углерода (II) – СО, сероводород
Н2S, аммиак – NН3, метан – СН4 и
др.
Молекулярного кислорода почти не было, он при выделении из разломов
Земли свободно связывался с другими веществами, окисляя их. Зато
содержание углерода в первичной атмосфере очень высоко, а ведь это
основной элемент органических веществ. Американский ученый Миллер и
русские Пасынский и Павловская экспериментально доказали
образование сложных органических соединений из неорганических
веществ, которые могли находиться в первобытном океане под влиянием
электрических разрядов и ионизирующего излучении
(ультрафиолетового).
Американские ученые Фокс и Дозе показали, что в условиях,
существующих на первобытной Земле, мог происходить даже абиогенный
синтез даже белков. Они находились в начале в виде очень
разбавленного раствора.
Второй шаг – концентрация органических веществ.
По предположению академика Опарина он происходил в силу способности
присущей всем высокомолекулярным соединениям самопроизвольно
концентрироваться и образовывать кооцерваты. Эти кооцерватные капли
способны в некоторых условиях поглощать из раствора органические
вещества и выделять продукты распада – это напоминает процесс
питания.
В результате они увеличиваются в размере, что внешне напоминает
рост. По мнению академика Опарина между капельками кооцервата
происходит нечто вроде борьбы за существование, в результате
которой образуются капельки наиболее устойчивые, более
приспособленные к окружающей среде.
Но, в кооцерватах отсутствует главный признак живого организма –
способность к самопроизведению молекул, входящих в их состав.
Третий шаг – возникновение молекул, способных к
самовоспроизведению. Вероятнее всего сначала это были простейшие
полинуклеотиды, а способность к воспроизведению заключалась в
прохождении реакций матричного синтеза. В ходе его случались
ошибки. Ошибки вели к мутациям. Мутации были основой к созданию
новых организмов.
Учитель: Первобытные организмы по способу питания были
настоящими гетеротрофами, то есть поглощали готовые химические
вещества. Запас их истощался за счет роста числа живых организмов.
Началась борьба за пищу, в ней выживали не только самые активные,
но и самые защищенные. По-видимому, так произошло образование
клеточной оболочки (одноклеточных живых организмов), возник слой
цитоплазмы, наружная мембрана. А вслед за этим еще одним шагом к
прогрессу стало автотрофное питание. Так возник сначала хемосинтез,
а затем и фотосинтез.
СЦЕНКА: “Спор оптимиста и скептика”
Скептик: Позвольте, коллега, задать Вам еще пару
вопросов? Вот вы всезнайка, так скажите, почему жизнь возникла
(зародилась) и вначале развивалась только в Океане?
Оптимист: Ну, это легко объяснить. В период возникновения
жизни на Земле она подвергалась интенсивному излучению Солнца,
которое было губительно для всего живого. Первоначально жизнь была
возможна лишь в Океане.
Скептик: Ну, а сейчас возможно ли образование жизни
небиологическим путем?
Оптимист: По-видимому, нет. Ведь сейчас любые органические
вещества, как бы они не образовывались, сейчас же будут поглощены
гетеротрофами. В наше время все органические вещества возникают
биологическим путем, то есть в процессе создания себе подобных.
Есть ли еще вопросы, коллега?
Скептик: Нет! (пожимает руку)
Учитель: (обращается к классу) Ну, а у вас есть вопросы к нашим
учителям? Нет? Тогда давайте выясним, какая из теорий наиболее
убедительна?
/Ученики поочередно высказывают свое мнение/
Учитель: А теперь пришло время подвести итог нашего
разговора.
1. Определите понятие “жизнь”? (Дается определение)
2. С какими теориями происхождения жизни мы познакомились?
(Перечисление)
3. Какая теория на, ваш взгляд, наиболее вероятна? (Несколько
учащихся излагают свои взгляды на проблему с короткой попыткой
обоснования)
4. Каков же вероятный путь возникновения жизни? (Назвать по
ступеням)
Ну, что же замечательно. Все, что было сегодня намечено мы усвоили,
а к следующему уроку готовим этот материал по § 52 и, конечно же,
записи в тетради.
И еще творческое задание для особо увлеченных этой проблемой.
Попробуйте предложить свою теорию возникновения жизни на Земле.
Спасибо за урок, я очень довольна ответами тех, кто помогал мне его
вести.
А теперь оценки (с комментариями).
Литература:
1. Б.Арапович и В.Маттелмяки “Детская Библия” 1-я Книга Моисеева:
Бытие, глава 1, стихи 1-13. с.4. Бытие 1:14-25. с.5. Издатель:
Российское Библейское общество, Москва, 1995 г.
2. Полянский “Общая биология”, Москва, “Просвещение”, 1988 г.
с.198.