I. Tiến hoá lớn

1. Khái niệm

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.

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

2. Phân biệt tiến hoá lớn và tiến hoá nhỏ

Mối liên hệ (hay hỏi): Tiến hoá lớn là sự tích luỹ kết quả của tiến hoá nhỏ qua thời gian rất dài, cộng với sự biến đổi mạnh của điều kiện Trái Đất. Tiến hoá nhỏ là cơ sở của tiến hoá lớn.

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 → tiến hoá sinh học.

1. Tiến hoá hoá học

Khái niệm: là quá trình hình thành các hợp chất hữu cơ từ các chất vô cơ, xảy ra khi Trái Đất mới được hình thành.

a) Giả thuyết súp tiền sinh học (Oparin – Haldane, những năm 1920)

Các hợp chất hữu cơ đơn giản (đường đơn, nucleotide base, 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).

• Nguồn năng lượng: sấm sét, núi lửa phun trào, bức xạ tử ngoại từ Mặt Trời.

b) Thí nghiệm kiểm chứng của Miller – Urey (những năm 1950)

Thiết kế: tạo lại bầu khí quyển nguyên thuỷ trong phòng thí nghiệm.

• Hỗn hợp khí: $\mathrm{H_2O}$ (hơi nước), $\mathrm{CH_4}$, $\mathrm{NH_3}$, $\mathrm{H_2}$ — không có oxygen.
• Tia lửa điện từ điện cực wolfram mô phỏng sấm sét thời tiền sử.
• Bình ngưng kết làm lạnh → giọt ngưng kết chứa sản phẩm hữu cơ.

Kết quả sau một tuần: khoảng 15% lượng carbon trong $\mathrm{CH_4}$ chuyển thành hợp chất hữu cơ.

Ý nghĩa: chứng minh các hợp chất hữu cơ đơn giản có thể được hình thành từ chất vô cơ trong điều kiện Trái Đất nguyên thuỷ.

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

Hợp chất hữu cơ đầu tiên có thể đến từ vũ trụ theo các thiên thạch.

• Bằng chứng: thiên thạch Murchison (4,5 tỉ năm tuổi) rơi xuống Australia năm 1969, chứa hơn 80 amino acid, lipid, đường đơn và uracil.

2. Tiến hoá tiền sinh học

Khái niệm: là giai đoạn hình thành nên các tế bào sơ khai (protocell) trên Trái Đất.

Cơ chế: các phân tử lipid (đặc biệt là phospholipid) ở trong nước tự tạo lớp màng bao bọc lấy các phân tử hữu cơ → hình thành protobiont (siêu giọt – microsphere).

Protobiont nào chứa tập hợp đại phân tử hữu cơ giúp nó có được 3 đặc tính sau thì hình thành nên tế bào sơ khai:

1. Khả năng tăng kích thước (sinh trưởng);
2. Khả năng chuyển hoá vật chất và năng lượng (trao đổi chất);
3. Khả năng phân đôi (sinh sản).

Bằng chứng ủng hộ: đã tổng hợp nhân tạo được protobiont biểu hiện nhiều đặc điểm giống tế bào, phân chia kiểu phân đôi, thậm chí chuyển hoá vật chất và năng lượng.

3. Tiến hoá sinh học

Khái niệm: bắt đầu từ khi tế bào được hình thành.

a) Các mốc thời gian cần nhớ

b) Sự hình thành tế bào nhân thực

Màng nhân và lưới nội chất: màng tế bào nhân sơ gấp nếp vào bên trong, bao bọc lấy vùng chứa vật chất di truyền.

Ti thể và lục lạp – thuyết nội cộng sinh: ở các giai đoạn tiến hoá khác nhau, tế bào nhân thực sơ khai đã thực bào vi khuẩn, vi khuẩn sống cộng sinh bên trong rồi tiến hoá thành bào quan.

Bằng chứng ủng hộ thuyết nội cộng sinh:

• Ti thể và lục lạp có DNA vòng riêng, giống DNA vi khuẩn.
• Có ribosome riêng, kích thước nhỏ giống ribosome vi khuẩn.
• Có màng kép: màng trong từ màng vi khuẩn, màng ngoài từ màng tế bào chủ khi thực bào.
• Có khả năng tự nhân đôi độc lập với tế bào chủ.

c) Tiến hoá tiếp theo

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

Trình tự tiến hoá cần thuộc: Chất vô cơ → hợp chất hữu cơ đơn giản → đại phân tử hữu cơ → protobiont → tế bào sơ khai → tế bào nhân sơ → tế bào nhân thực đơn bào → sinh vật đa bào.

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

1. Quan hệ giữa biến đổi địa chất và tiến hoá sinh vật

Sự phát sinh và phát triển của sinh vật gắn liền với những biến đổi địa chất của Trái Đất.

• Biến cố lớn (trôi dạt lục địa, phân chia rồi tái liên kết…) → biến đổi mạnh điều kiện sống.
• Hệ quả: nhiều loài bị diệt vong, sau đó nhiều loài mới xuất hiện.
• Đây chính là bằng chứng của tiến hoá lớn.

2. Bảng tóm tắt các đại địa chất

Cách đọc bảng: Eon (siêu đại) → Era (đại) → Period (kỉ) → Thời gian (triệu năm) → Các sự kiện quan trọng. Đọc từ dưới lên là theo chiều thời gian tiến hoá.

3. Các mốc nổi bật cần nhớ

Mẹo nhớ 5 mốc “vàng”: vi khuẩn (Thái cổ) → oxygen + nhân thực (Nguyên sinh) → bùng nổ Cambrian → khủng long tuyệt diệt cuối Cretaceous (65 triệu năm) → loài người (Đệ tứ).

IV. Sơ đồ cây sự sống

1. Khái niệm

Sơ đồ cây sự sống (= sơ đồ phát sinh chủng loại) là 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 cành lại có các nhánh.

• Chỉ mang tính giả thuyết.
• Có thể thay đổi theo thời gian khi tìm được bằng chứng mới.

2. Ba lãnh giới (domain) của sinh giới

Dựa vào bằng chứng phân tử (đặc biệt là sự giống nhau về rRNA), thế giới sống được chia thành ba lãnh giới:

⚠️ Lưu ý quan trọng (dễ ra câu hỏi khó): Ở giai đoạn tiền sử đã có sự truyền gene giữa các nhánh tiến hoá khác nhau (qua biến nạp, tải nạp, tiếp hợp và thực bào). Vì vậy việc xác định một tổ tiên chung duy nhất của tất cả các loài là không thể thực hiện được; sơ đồ cây sự sống gồm ba lãnh giới bắt nguồn từ nhiều quần thể tế bào tổ tiên.

3. Cách đọc sơ đồ cây phát sinh chủng loại

Ví dụ đọc sơ đồ cây động vật có xương sống (ngoại nhóm: cá lưỡng tiêm):

4. Quan hệ giữa tiến hoá nhỏ – tiến hoá lớn – phát sinh chủng loại

Phát sinh chủng loại là kết quả của cả tiến hoá nhỏ và tiến hoá lớn:

1. Tiến hoá nhỏ làm thay đổi dần tần số allele và tần số kiểu gene của quần thể.
2. Khi xuất hiện cách li sinh sản giữa các quần thể → loài mới xuất hiện.
3. Tiến hoá lớn: những biến đổi địa chất qua hàng triệu – hàng tỉ năm khiến sinh vật bị huỷ diệt hàng loạt, sau đó phát sinh và phát triển thành nhiều loài mới.
4. Các loài mới khác biệt đến mức được xếp vào các đơn vị phân loại trên loài.

Giải thích ngắn: Đời con vừa thừa hưởng đặc điểm của bố mẹ, vừa có đặc điểm mới phát sinh do biến dị và tổ hợp gene. Qua thời gian dài, đặc điểm mới được tích luỹ và chọn lọc → hình thành các loài mới → tạo nên sự phân nhánh trên cây phát sinh chủng loại.

V. Quá trình phát sinh loài người

Quá trình phát sinh loài người chia thành ba giai đoạn. Người hiện đại (Homo sapiens) đã tiến hoá từ loài vượn người (Australopithecus) qua các giai đoạn trung gian.

1. Giai đoạn người vượn Ardipithecus

Đặc điểm: ăn tạp; dáng đi thẳng nhưng vẫn leo trèo giỏi; ngón cái linh hoạt có thể cầm nắm đồ vật. Các đặc điểm về hộp sọ, răng, cấu trúc xương chậu và ngón tay cho thấy đây là dạng chuyển tiếp giữa vượn và người.

2. Giai đoạn người vượn Australopithecus

Đặc điểm: có dáng đi thẳng; kích thước não nhỏ hơn người hiện đại; chưa biết sử dụng công cụ.

Hoá thạch nổi tiếng: Australopithecus afarensis – bộ xương mang tên “Lucy”.

3. Giai đoạn chi Homo

Từ chi Australopithecus hình thành nên chi Homo. Tất cả các loài thuộc chi Homo đều được gọi là loài người, sống cách đây từ 2,5 triệu năm đến 500 000 năm.

Đặc điểm chung của chi Homo:

• Kích thước cơ thể và não lớn hơn so với Australopithecus.
• 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.

Sự phân nhánh: Nhánh Neanderthals/Denisova và nhánh hình thành Homo sapiens tách nhau từ tổ tiên chung cách đây 550 000 – 760 000 năm.

4. Sơ đồ tóm tắt

Cô Nguyễn Ngọc Châu

(Người kiểm duyệt, ra đề)

Chức vụ: Trưởng ban biên soạn môn Sinh Học THPT

Trình độ: Cử nhân Sư phạm Sinh học, Chứng chỉ hạng II, Chứng chỉ AT sinh học, Ngoại ngữ B1

Kinh nghiệm: 9+ năm kinh nghiệm tại Trường THPT Trần Phú