1. Tiến hoá lớn
- Tiến hoá nhỏ là quá trình biến đổi cấu trúc di truyền (tần số allele, thành phần kiểu gene) của quần thể, dẫn tới hình thành loài mới.
- Tiến hoá lớn là quá trình hình thành các đơn vị phân loại trên loài (chi, họ, bộ, lớp, ngành), diễn ra trong thời gian địa chất rất dài. Tiến hoá lớn được nghiên cứu chủ yếu qua hoá thạch, giải phẫu so sánh, sinh học phân tử và được biểu diễn bằng cây phát sinh chủng loại.
| Tiêu chí | Tiến hoá nhỏ | Tiến hoá lớn |
| Quy mô | Quần thể | Trên loài (chi, họ, bộ,…) |
| Kết quả | Hình thành loài mới | Hình thành các nhóm phân loại trên loài |
| Thời gian | Tương đối ngắn | Rất dài (thời gian địa chất) |
| Nghiên cứu | Có thể nghiên cứu bằng thực nghiệm | Chủ yếu gián tiếp qua bằng chứng hoá thạch, phân tử,… |
1.1 Một số hiện tượng của tiến hoá lớn
- Tiến hoá phân li (phân nhánh): từ một dạng tổ tiên phát sinh nhiều nhóm khác nhau; cây phát sinh chủng loại có dạng phân nhánh.
- Phát sinh thích nghi (phân hoá thích nghi): trong thời gian tương đối ngắn, từ một loài tổ tiên phát sinh nhiều loài, mỗi loài thích nghi với một ổ sinh thái khác nhau. Ví dụ: các loài chim sẻ ở quần đảo Galápagos.
- Tiến hoá đồng quy: các nhóm không có quan hệ họ hàng gần nhưng sống trong điều kiện tương tự nên có đặc điểm hình thái giống nhau.
- Tuyệt chủng: loài biến mất hoàn toàn; trong lịch sử Trái Đất đã xảy ra nhiều đợt tuyệt chủng hàng loạt, sau đó các nhóm sống sót lại phát sinh thích nghi mạnh mẽ.
2. Quá trình phát sinh chủng loại
2.1 Sự phát sinh sự sống
- 1.Tiến hoá hoá học: từ các chất vô cơ hình thành các chất hữu cơ đơn giản (amino acid, nucleotide,…) nhờ nguồn năng lượng tự nhiên (sấm sét, tia tử ngoại, núi lửa); rồi các đơn phân trùng phân tạo đại phân tử (protein, nucleic acid). Thí nghiệm của Miller và Urey đã tạo được amino acid từ hỗn hợp khí mô phỏng khí quyển nguyên thuỷ. RNA được xem là phân tử di truyền đầu tiên vì vừa mang thông tin vừa có thể xúc tác.
- 2.Tiến hoá tiền sinh học: các đại phân tử được bao bọc bởi lớp màng lipid tạo thành tế bào sơ khai, có khả năng trao đổi chất, sinh trưởng và phân chia.
- 3.Tiến hoá sinh học: từ tế bào nguyên thuỷ hình thành sinh vật nhân sơ, rồi sinh vật nhân thực (ti thể, lục lạp có nguồn gốc từ vi khuẩn sống nội cộng sinh), sinh vật đa bào, dưới tác động của các nhân tố tiến hoá.
2.2 Sự phát triển của sinh giới qua các đại địa chất
| Đại | Sự kiện nổi bật |
|---|---|
| Thái cổ | Sự sống xuất hiện; sinh vật nhân sơ là dạng sống chủ yếu. |
| Nguyên sinh | Tích luỹ oxygen trong khí quyển do vi khuẩn lam quang hợp; xuất hiện sinh vật nhân thực, rồi sinh vật đa bào. |
| Cổ sinh | Bùng nổ đa dạng động vật ở biển; thực vật và động vật lên cạn; xuất hiện cá, lưỡng cư, bò sát; dương xỉ phát triển mạnh tạo rừng (kỉ Than đá); cuối đại có đợt tuyệt chủng hàng loạt lớn nhất. |
| Trung sinh | Bò sát (khủng long) ngự trị; thú và chim xuất hiện; cây hạt trần phát triển, cây hạt kín xuất hiện; cuối đại khủng long bị tuyệt chủng. |
| Tân sinh | Thú, chim, côn trùng, cây hạt kín phát triển mạnh; linh trưởng phát triển; loài người xuất hiện. |
Sự thay đổi của sinh giới gắn với biến đổi địa chất, khí hậu (trôi dạt lục địa, băng hà, va chạm thiên thạch,…). Các đợt tuyệt chủng hàng loạt mở đường cho sự phát sinh thích nghi của các nhóm còn sống sót.
2.3 Sự phát sinh loài người
Loài người hiện đại (Homo sapiens) và các loài vượn người ngày nay có chung tổ tiên. Các bằng chứng hoá thạch và phân tử cho thấy chi Homo phát sinh ở châu Phi, qua các loài như H. habilis, H. erectus; H. sapiens xuất hiện ở châu Phi rồi phát tán ra khắp các châu lục. Bên cạnh tiến hoá sinh học, loài người còn có tiến hoá văn hoá (dùng công cụ, lửa, ngôn ngữ, xã hội).
3. Ý nghĩa
- Giải thích nguồn gốc chung và sự đa dạng của sinh giới hiện nay.
- Cây phát sinh chủng loại giúp phân loại sinh vật theo quan hệ họ hàng.
- Hiểu nguyên nhân các đợt tuyệt chủng giúp nâng cao ý thức bảo tồn đa dạng sinh học trước tác động của con người.
4. Ví dụ và câu hỏi vận dụng
Trên quần đảo Galápagos, từ một loài chim sẻ tổ tiên từ lục địa Nam Mỹ nảy sinh nhiều loài có mỏ khác nhau. Hiện tượng này là gì? Vì sao lại có nhiều kiểu mỏ khác nhau?
Lời giải
Đây là phát sinh thích nghi. Biển ngăn cách giữa các đảo hạn chế dòng gene giữa các quần thể; mỗi đảo có nguồn thức ăn khác nhau nên chọn lọc tự nhiên giữ lại kiểu mỏ phù hợp. Sự khác biệt tích luỹ qua nhiều thế hệ dẫn đến hình thành các loài khác nhau.
Vì sao RNA được cho là vật chất di truyền xuất hiện trước DNA?
Lời giải
RNA có thể tự nhân đôi mà không cần enzyme protein và một số RNA có hoạt tính xúc tác (ribozyme), nên RNA vừa lưu giữ thông tin vừa xúc tác. Về sau DNA bền vững hơn mới thay thế vai trò lưu giữ thông tin di truyền.
Sau đợt tuyệt chủng của khủng long ở cuối đại Trung sinh, nhóm thú phát triển mạnh. Hãy giải thích.
Gợi ý trả lời
Sự tuyệt chủng của khủng long giải phóng nhiều ổ sinh thái; thú sống sót đã phát sinh thích nghi, chiếm lĩnh các môi trường khác nhau và đa dạng hoá mạnh trong đại Tân sinh.