Sự tiến hóa của sinh giới gồm 3 giai đoạn: tiến hóa hóa học → tiến hóa tiền sinh học → tiến hóa sinh học.

Tiến hóa hóa học là quá trình hình thành các hợp chất hữu cơ từ chất vô cơ, xảy ra khi Trái Đất mới hình thành.

▸ Giả thuyết Oparin – Haldane (1920)

Các hợp chất hữu cơ đơn giản (đường đơn, nucleotide, amino acid) có thể hình thành tự phát từ chất vô cơ trong đại dương nóng, nhờ năng lượng từ sấm sét, núi lửa, tia tử ngoại.

▸ Thí nghiệm Miller – Urey (1950)

Mô phỏng khí quyển nguyên thủy gồm $\text{H}_2\text{O}$, $\text{CH}_4$, $\text{NH}_3$, $\text{H}_2$ và dùng tia lửa điện thay cho sấm sét. Kết quả: khoảng 15% carbon trong methane chuyển thành hợp chất hữu cơ, tạo ra các amino acid như glycine, alanine.

Hình: Sơ đồ thí nghiệm Miller – Urey (1950)

Tiến hóa tiền sinh học là giai đoạn hình thành nên các tế bào sơ khai (protocell).

Khi các phân tử lipid (đặc biệt là phospholipid) trong nước tạo lớp màng bao bọc các phân tử hữu cơ → hình thành cấu trúc gọi là protobiont (siêu giọt).

Những protobiont có đủ các đặc điểm trên sẽ hình thành nên tế bào sơ khai. Thí nghiệm tổng hợp nhân tạo protobiont cho thấy chúng có nhiều đặc điểm giống tế bào và có thể phân chia kiểu phân đôi.

Tiến hóa sinh học bắt đầu từ khi tế bào được hình thành.

▸ Thuyết nội cộng sinh

Tế bào nhân sơ thực bào vi khuẩn rồi cho chúng sống cộng sinh bên trong, tiến hóa thành bào quan:

Hình: Sơ đồ thuyết nội cộng sinh (hình thành ti thể, lục lạp)

Bằng chứng: ti thể và lục lạp có DNA riêng dạng vòng (giống vi khuẩn), có ribosome riêng kích thước nhỏ, có màng kép và tự nhân đôi độc lập với tế bào chủ.

Sự phát sinh, phát triển của sinh vật gắn liền với biến đổi địa chất (trôi dạt lục địa…): nhiều loài bị diệt vong, sau đó loài mới xuất hiện.

▸ Các đại tuyệt chủng lớn

• Cuối kỷ Permian (~248 triệu năm): đại tuyệt chủng lớn nhất – khoảng 96% loài sinh vật biển và 70% loài trên cạn tuyệt chủng.
• Cuối kỷ Cretaceous (~65 triệu năm): khủng long tuyệt chủng, mở đường cho thú phát triển.

Sơ đồ cây sự sống (cây phát sinh chủng loại) là sơ đồ hình cây phân nhánh thể hiện sự phát sinh các loài trong tiến hóa. Sơ đồ này mang tính giả thuyết và có thể thay đổi khi có bằng chứng mới.

Dựa vào bằng chứng phân tử (chủ yếu là rRNA), sinh giới được chia thành 3 lãnh giới (domain):

Hình: Sơ đồ cây sự sống (ba lãnh giới Bacteria – Archaea – Eukarya)

▸ Cách đọc cây phát sinh chủng loại

• Đặc điểm tổ tiên: có ở tất cả các loài trong nhánh.
• Đặc điểm phát sinh: chỉ có ở một nhánh cụ thể.
• Các loài cùng chia sẻ điểm phân nhánh càng gần thì quan hệ họ hàng càng gần.

Quá trình phát sinh loài người gồm 3 giai đoạn:

Hình: Sơ đồ phát sinh loài người

▸ Các mốc thời gian quan trọng

▸ Lỗi thường gặp