Tiến hóa lớn và quá trình phát sinh chủng loại SVIP

I. Tiến hóa lớn

- Là quá trình tiến hoá hình thành loài và các đơn vị phân loại trên loài (chi, họ, bộ, …) và toàn bộ sinh giới.

- Xảy ra ở quy mô lớn với khoảng thời gian dài hàng trăm triệu năm đến cả tỉ năm.

- Kết quả là hình thành các loài mới có nhiều đặc điểm khác biệt đến mức có thể xếp vào những đơn vị trên loài.

- Ví dụ: Từ các loài bò sát (khủng long) đã hình thành nên loài chim đầu tiên. 

II. Quá trình phát sinh sự sống trên Trái Đất

Sự tiến hoá của sinh giới được chia thành ba giai đoạn: Tiến hoá hoá học, tiến hoá tiền sinh học và tiến hoá sinh học.

1. Tiến hoá hoá học

Tiến hoá hoá học là quá trình tiến hoá hình thành các hợp chất hữu cơ từ các chất vô cơ, xảy ra khi Trái Đất mới được hình thành. Có một số giả thuyết khoa học giải thích về quá trình tiến hoá hoá học.

a) Giả thuyết súp tiền sinh học

- Đề xuất giả thuyết: Các hợp chất hữu cơ đơn giản (đường đơn, nucleotide base, các amino acid) có thể hình thành một cách tự phát từ các chất vô cơ trên bề mặt trái đất (trong đại dương nước nóng) với nguồn năng lượng từ sấm sét, núi lửa phun trào, bức xạ từ Mặt Trời.

- Thí nghiệm chứng minh của Stanley Miller và Harold Urey (1950): Mô phỏng điều kiện nguyên thuỷ của Trái Đất trong phòng thí nghiệm.

Kết quả thu được: 15% lượng carbon trong khí methane đã được chuyển hoá thành các hợp chất hữu cơ đơn giản như formaldehyde (CH₂O) và hydrogen cyanide (HCN). Các chất này tiếp tục kết hợp nhau tạo thành các hợp chất hữu cơ đơn giản như acetic acid (CH₃COOH), urea (NH₂CONH₂) và một số hợp chất hữu cơ phức tạp hơn như amino acid glycine và alanine.

b) Giả thuyết hợp chất hữu cơ đến từ vũ trụ

Một số nhà khoa học cũng cho rằng hợp chất hữu cơ đầu tiên trên Trái Đất có thể đến từ vũ trụ bởi các thiên thạch. Một số chất hữu cơ đơn giản đã được tìm thấy trong các thiên thạch rơi xuống Trái Đất ủng hộ cho giả thuyết này. Ví dụ: Hoá thạch có tên là Murchison 4,5 tỉ năm tuổi rơi xuống Australia năm 1969 có chứa hơn 80 amino acid, lipid, đường đơn và uracil.

2. Tiến hoá tiền sinh học

- Là giai đoạn tiến hoá hình thành nên các tế bào sơ khai (protocell) trên Trái Đất.

- Khi các phân tử lipid, đặc biệt là phospholipid ở trong nước tạo nên lớp màng bao bọc lấy các phân tử hữu cơ sẽ hình thành nên cấu trúc được gọi là protobiont hay các siêu giọt (microsphere). Những protobiont nào chứa tập hợp các đại phân tử hữu cơ khiến nó có được khả năng tăng kích thước; khả năng chuyển hoá vật chất và năng lượng; có thể phân đôi (sinh sản) thì sẽ hình thành nên tế bào sơ khai.

3. Tiến hoá sinh học

- Bắt đầu từ khi tế bào được hình thành.

- Hoá thạch tế bào nhân sơ cổ nhất có tuổi là 3,5 tỉ năm. Các tế bào nhân sơ sau đó đã tiến hoá thành tế bào nhân thực và hoá thạch tế bào nhân thực cổ nhất hiện nay có tuổi là 1,8 tỉ năm. Giả thuyết tiến hóa:

• Màng tế bào nhân sơ gấp nếp vào trong tạo thành bọc lấy vùng chứa vật chất di truyền tạo nên màng nhân và hình thành nên tế bào nhân thực.
• Giả thuyết nội cộng sinh: Các tế bào nhân thực sơ khai đã thực bào vi khuẩn hiếu khí và vi khuẩn lam hình thành ti thể và lục lạp. 

- Các sinh vật nhân thực đơn bào sau đó tiếp tục tiến hoá thành các sinh vật đa bào khác nhau theo quy luật tiến hoá sinh học mà thuyết tiến hoá tổng hợp hiện đại.

III. Sự phát triển của sinh vật qua các đại địa chất

Sự phát sinh và phát triển của sinh vật gắn liền với những biến đổi địa chất của Trái Đất. Những biến cố lớn về địa chất như sự trôi dạt lục địa, phân chia rồi tái liên kết làm biến đổi mạnh điều kiện sống khiến nhiều loài sinh vật bị diệt vong và sau đó nhiều loài mới xuất hiện. 

IV. Sơ đồ cây sự sống

Sơ đồ cây sự sống là một sơ đồ hình cây phân nhánh thể hiện sự phát sinh của các loài trong quá trình tiến hoá. 

Dựa vào các bằng chứng tiến hoá, đặc biệt là các bằng chứng phân tử, phần lớn các nhà sinh học hiện nay đều cho rằng:

- Toàn bộ sinh giới ngày nay được tiến hoá từ một tổ tiên chung qua quá trình phát sinh chủng loại.

- Dựa trên các bằng chứng phân tử (sự giống nhau về rRNA của các sinh vật) để chia thế giới sống hiện nay thành ba nhóm lớn (lãnh giới/miền). 

Sự phát sinh chủng loại là kết quả của quá trình tiến hoá nhỏ và tiến hoá lớn:

-  Tiến hoá nhỏ làm thay đổi dần dần tần số allele và tần số các kiểu gene của quần thể, đến một mức độ nào đó nếu xuất hiện sự cách li sinh sản giữa các quần thể thì loài mới xuất hiện.

- Những biến đổi địa chất lớn xảy ra qua hàng triệu, hàng tỉ năm trong tiến hoá lớn dẫn đến các sinh vật bị huỷ diệt hàng loạt, sau đó lại phát sinh và phát triển thành nhiều loài mới với các đặc điểm khác biệt đến mức các nhà sinh học xếp chúng vào những đơn vị phân loại trên loài.

V. Quá trình phát sinh loài người

Quá trình phát sinh loài người có thể chia thành ba giai đoạn với các đặc điểm riêng:

Giai đoạn người vượn Ardipithecus:

- Loài Ardipithecus ramidus được phát hiện năm 1994 ở Ethiopia có tuổi hoá thạch cách đây khoảng 4,4 triệu năm và được cho là loài tổ tiên cổ nhất trong nhánh tiến hoá người.

- Ardipithecus ramidus là loài ăn tạp, có dáng đi thẳng nhưng cũng leo trèo giỏi và có ngón cái linh hoạt có thể cầm nắm đồ vật.

Giai đoạn người vượn Australopithecus:

- Từ Ardipithecus hình thành nên chi Australopithecus (người vượn phương nam) với 4 - 5 loài người vượn nhỏ, có dáng đi thẳng, sống cách đây 4 - 2,5 triệu năm.

- Hoá thạch loài Australopithecus afarensis được phát hiện ở châu Phi.

Giai đoạn chi Homo:

- Từ chi Australopithecus hình thành nên chi Homo - loài người và sống cách đây từ 2,5 triệu năm đến 500 000 năm

- Chi Homo gồm nhiều loài có kích thước cơ thể và não lớn hơn và đã biết sử dụng công cụ bằng đá.

- Những loài Homo tiến hoá sau có răng nhỏ, hộp sọ lớn, hàm nhẹ và ít nhô ra phía trước.

- Nhánh hình thành nên loài người hiện đại Homo sapiens được hình thành cách đây 550 000 - 760 000 năm.

Tất cả các loài trong nhánh tiến hoá của loài người đều đã tuyệt chủng, chỉ còn tồn tại duy nhất người hiện đại Homo sapiens.

1. Tiến hoá lớn là quá trình hình thành các loài và đơn vị phân loại trên loài xảy ra ở quy mô lớn dẫn đến hình thành toàn bộ sinh giới.

2. Sự sống được hình thành và tiến hoá trên Trái Đất theo ba giai đoạn: Tiến hoá hoá học, tiến hoá tiền sinh học và tiến hoá sinh học.

3. Sự biến đổi địa chất của Trái Đất có vai trò quan trọng trong quá trình tiến hoá của các sinh vật. Nhiều loài bị tuyệt chủng và nhiều loài xuất hiện với các đặc điểm khác biệt nhiều so với các loài đã từng sinh sống trước đó.

4. Cây phát sinh chủng loại là giả thuyết dưới dạng sơ đồ giải thích mối quan hệ tiến hoá giữa các loài sinh vật.

5. Từ tổ tiên chung, các sinh vật phát sinh thêm các biến dị di truyền, đảm bảo cho chúng thích nghi với các điều kiện sống khác nhau tạo nên thế giới sống vô cùng đa dạng.

6. Quá trình phát sinh chủng loại loài người cho thấy, loài người được tiến hoá từ loài tổ tiên là vượn người, sống cách đây khoảng 4 triệu năm. Loài người Homo sapiens chỉ mới hình thành cách đây khoảng 300 000 - 200 000 năm.