Bài 22. Tiến hoá lớn và quá trình phát sinh chủng loại

I. Tiến hoá lớn

- Tiến hoá 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. Tiến hoá lớn là quá tình tiến hoá xảy ra ở quy mô lớn với khoảng thời gian dài hàng trăm triệu năm đến cả tỉ năm.

- Tiến hoá lớn, do sự biến đổi của điều kiện Trái Đất xảy ra ở quy mô lớn và kéo dài nên 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.

- Những bằng chứng về tiến hoá lớn sẽ được đề cập rõ hơn khi nghiên cứu về sự phát triển của sinh vật qua các đại địa chất.

II. Quá tình phát sinh sự sống trên Trái Đất

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.

a) Giả thuyết súp tiền sinh học

- Vào những năm 1920, Oparin và Haldane đã cùng đề xuất học thuyết cho rằng các hợp chất hữu cơ đơn giản như 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 với nguồn năng lượng từ sấm sét, núi lửa phun trào, bức xạ tử ngoại từ Mặt Trời.

- Sau đó học thuyết này đã được các nhà hoá sinh học là Stanley Miller và Harold Urey làm thí nghiệm kiểm chứng vào những năm 1950.

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 giải thuyết này.

2. Tiến hoá tiền sinh học

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

- Các nhà sinh học cho rằng, 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 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 thì sẽ hình thành nên tế báo sơ khai.

3. Tiến hoá sinh học

- 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 được phát hiện cách đây 1,8 tỉ năm.

- Có bằng chứng cho rằng, màng tế bào nhân sơ gấp nếp vào bên trong bao bọc lấy vùng chứa vật chất di truyền tạo nên màng nhân và hệ thống lưới nội chất của tế bào nhân thực.

- Giả thuyết nội cộng sinh cho rằng, ở các giai đoạn tiến hoá khác nhau, 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.

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

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. Từ một gốc chung toả ra các cành, trên các cành lại có các nhánh.

- 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.

- Sự phát sinh chủng loại là kết quả của quá trình tiến hoá nhỏ và tiến hoá lớn. Tiến hoá nhỏ làm thay đổi tần số allele và tần số 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

- Giai đoạn người vượn Ardipithecus: 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. Các đặc điểm về họp sọ, răng, cấu trúc xương chậu và ngón tay cho thấy là loài ăn tạp, có dáng đi thẳng những 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 với 4-5 loài người vượn nhỏ, có dáng đi thẳng, sống cách đây 4 - 2,5 triệu năm.

- Giai đoạn chi Homo: gồm nhiều loài có kích thước cơ thể và não lớn hơn so với những loài thuộc chi Australopithecus và đã biết sử dụng công cụ bằng đá. Tất cả những loài thuộc chi Homo đều được gọi là loài người và sống cách đây từ 2,5 triệu năm đến 500 000 năm.