Sinh học 12 phần Tiến hóa CHƯƠNG III. SỰ PHÁT SINH VÀ PHÁT TRIỂN SỰ SỐNG TRÊN TRÁI ĐẤT BÀI 1. SỰ PHÁT SINH SỰ SỐNG TRÊN TRÁI ĐẤT I) Cơ sở vật chất của sự sống Các nguyên tố chiếm nhiều nhất trong cơ thể sống: C, H, O, N sau đó là S, P, K, Na Protein cấu tạo nên chất nguyên sinh, enzym và hormon. Acid Nucleic có vai trò truyền đạt thông tin di truyền, mỗi DNA có từ 10000 đến 25000 Nu. II) Các dấu hiệu đặc trưng của sự sống: 1) Sự trao đổi chất và năng lượng (đồng hóa và dị hóa) 2) Sinh trưởng, sinh sản, cảm ứng 3) Tự nhân đôi (dấu hiệu đặc trưng của sự sống) 4) Tự đổi mới (tổng hợp protein) 5) Tự điều chỉnh và tích lũy thông tin di truyền (do đột biến gen được tích lũy qua sự sao chép tích lũy thêm đột biến mới. III) Tiến hóa hóa học 1) Sự hình thành các chất hữu cơ đơn giản: Khí quyển nguyên thủy của Trái Đất chứa các khí như hơi nước, CO 2 , NH 3 , rất ít N 2 ,… và không có O 2 . Dưới tác động của nhiều nguồn năng lượng tự nhiên hình thành các hợp chất hữu cơ đơn giản gồm 2 nguyên tố C và H như cacbonhidro, 3 nguyên tố C, H và O như saccarit, lipid, 4 nguyên tố C, H, O và N như acid amin, nucleotide Quá trình này đã được mô tả bằng thực nghiệm năm 1953 của Stanley Miller, ông đã tổng hợp các chất hữu cơ khác nhau kể cả acid amin từ các khí vô cơ gần giống với khí quyển nguyên thủy dưới tác động của tia lửa điện. Các nhà khoa học cũng tìm thấy các chất hữu cơ trong các đám mây vũ trụ cũng như trong các thiên thạch rơi xuống Trái Đất, điều này chứng minh các chất hữu cơ có thể có nguồn gốc vũ trụ. 2) Sự hình thành các đại phân tử từ các hợp chất hữu cơ đơn giản: Chất hữu cơ đơn giản hòa tan trong các đại dương nguyên thủy, trên nền đát bùn sét của đại dương, chúng có thể được cô đọng lại và hình thành các chất trùng hợp như protein, acid nucleic. 3) Sự hình thành các đại phân tử tự nhân đôi: Người ta giả thiết phân tử tự nhân đôi đầu tiên xuất hiện là acid ribonucleic (RNA), chúng có thể tự nhân đôi không cần enzym. IV) Tiến hóa tiền sinh học: Sự xuất hiện cấc đại phân tử RNA, DNA cũng như protein chưa thể hiện sự sống. Sự sống chỉ thể hiện khi có sự tương tác của các đại phân tử trong một tổ chức nhất định là tế bào. Sự xuất hiện của các tế bào nguyên thủy (tập hợp các đại phân tử trong một hệ thống mở, có màng lipoprotein ngăn cách với môi trường ngoài nhưng có khả năng trao đổi chất với môi trường) là bước khởi đầu cần thiết cho sự xuất hiện cơ thể sống đơn bào đầu tiên. Thực nghiệm chứng minh hệ như vậy có thể được hình thành ngẫu nhiên ở dạng các giọt côaxecva. V) Tiến hóa sinh học: Từ các tế bào nguyên thủy, dưới tác động của chọn lọc tự nhiên (trên cơ sở đột biên gen và chọn lọc của môi trường)  cơ thể đơn bào đơn giản là tế bào sinh vật nhân sơ cách đây khoảng 3,5 tỷ năm. Đơn bào nhân thực xuất hiện cách đây khoảng 1,5 đến 1,7 tỷ năm. Đa bào nhân thực xuất hiện cách đây khoảng 670 triệu năm. Sự tiến hóa sinh học diễn ra cho đến ngày nay và tạo ra toàn bộ sinh giới hiện nay. BÀI 2. SỰ PHÁT TRIỂN CỦA SINH GIỚI QUA CÁC ĐẠI ĐỊA CHẤT I) Hóa thạch và phân chia thời gian địa chất: Sự phát sinh và phát triển sự sống trên Trái Đất Trang 1 Sinh học 12 phần Tiến hóa 1) Hóa thạch: a) Định nghĩa: Hóa thạch là di tích của các sinh vật đã tưng sinh sống trong các thời đại địa chất được lưu tồn trong các lớp đát đá của vỏ Trái Đất. b) Ý nghĩa của hóa thạch: Căn cứ vào hóa thạch trong các lớp đất đá có thể suy ra được lịch sử phát sinh, phát triển và diệt vong của sinh vật. Bằng phương pháp địa tầng học và phương pháp đo thời gian phân rã của các nguyên tố phóng xạ. Hóa thạch là dẫn liệu quý để nghiên cứu lịch sử vỏ Trái Đất. Ví dụ: • Sự có mặt của các hóa thạch quyết thực vật chứng tỏ thời đại đó khí hậu ẩm ướt, sự có mặt của hóa thạch bò sát chứng tỏ thời kỳ đó khí hậu khô ráo. • Ở Lạng Sơn có hóa thạch động vật biển  nơi đây từng là biển. 2) Sự phân chia thời gian địa chất a) Phương pháp xác định tuổi của các lớp đất đá và hóa thạch: Tuổi tương đôi: căn cứ vào thời gian lắng đọng các lớp trầm tích (địa tầng) phủ lên nhau theo thứ tự từ nông đến sâu. Lớp càng sâu có tuổi nhiều hơn so với lớp nông. Tuổi tuyệt đối: sử dụng phương pháp đồng vị phóng xạ, căn cứ vào thời gian bán rã của một chất đồng vị phóng xạ nào đó trong hóa thạch • 14 C chỉ có thể xác định tuổi của các hóa thạch có độ tuổi khoảng 75000 năm. • 238 U có thời gian bán rã là 4,5 tỷ năm nên xác định được các hóa thạch có tuổi nhiều hơn đến hàng trăm triệu hoặc hàng tỷ năm. • Độ sai số của phương pháp này dưới 10%. b) Căn cứ để phân định các mốc thời gian địa chất: Căn cứ vào những biến đổi lớn về địa chất, khí hậu và hóa thạch điển hình, người ta chia lịch sử Trái Đất kèm theo sự sống thành 5 đại: Thái Cỏ, Nguyên Sinh, Cổ sinh, Trung sinh, Tân sinh. Mỗi đại lại được chia thành các kỷ, mỗi kỷ mang tên một loại đá điển hình cho lớp đát đá thuộc kỷ đó hoặc tên địa phương mà ở đó nghiên cứu lớp đất đá của kỷ đó. Sự phát sinh và phát triển sự sống trên Trái Đất Trang 2 Sinh học 12 phần Tiến hóa  II) Sinh vật trong các đại địa chất: Đại Kỷ Tuổi (triệu năm) Đặc điểm địa chất, khí hậu Sinh vật điển hình Tân sinh Đệ tứ 1,8 Bằng hà, khí hậu lạnh, khô Xuất hiện loài người  Đệ tam 65 Các đại lục gần giống hiện nay. Khí hậu ấm áp, cuối kỷ lạnh Phát sinh các nhóm linh trưởng. Cây có hoa ngự trị. Phân hóa các lớp thú, chim, côn trùng Trung sinh Kreta (phấn trắng) 145 Các đại lục bắc liên kết với nhau. Biển thu hẹp. Khí hậu khô Xuất hiện thực vật có hoa. Tiến hóa động vật có vú. Cuổi kỷ tuyệt diệt nhiều sinh vật kể cả bò sát cổ  Jura 200 Hình thành 2 đại lục Bắc và Nam. Biển tiến vào lục địa. Khí hâu ấm áp Cây hạt trần ngự trị. Bò sát cổ ngự trị. Phân hóa chim Triat (tam điệp) 250 Đại lục chiếm ưu thế. Khí hậu khô Cây hạt trần ngự trị. Phân hóa bò sát cổ. Cá xương phát triển. Phát sinh thú và chim. Cổ sinh Pecmi 300 Các đại lục liên kết với nhau. Băng hà. Khí hậu trở lạnh Phân hóa bò sát. Phân hóa côn trùng. Tuyệt diệt nhiều động vật biển  Cacbon 360 Đầu ký nóng ẩm, về sau trở nên lạnh khô Dương xỉ phát triển mạnh. Thực vật có hạt xuất hiện. Lưỡng cư ngự trị. Phát sinh bò sát Đêvôn 416 Khí hậu lục địa khô hanh, ven biển ẩm ướt. Hình thành sa mạc Phân hóa cá xương. Phát sinh lưỡng cư, côn trùng.  Silua 444 Hình thành đại lục, mực nước biển dâng cao. Khí hậu nóng và ẩm Cây có mạch và động vật lên cạn. Ocdovic 488 Di chuyển đại lục. Bằng hà. Mực nước biển giảm, khí hậu khô Phát sinh thực vật. Tảo biển ngự trị, tuyệt diệt nhiều sinh vật.  Cambri 542 Phân bố đại lục và đại dương khác xa hiện nay, khí quyển nhiều CO2 Phát sinh các ngành động vật. Phân hóa tảo. Nguyên sinh  2500  Động vật không xương sống thấp ở biển. Tảo Hóa thạch động vật cổ nhất Hóa thạch sinh vật nhân thực cổ nhất. Tích lũy oxy trong khí quyển Thái cổ  3500  Hóa thạch sinh vật cổ sơ nhất   4000  Trái Đất hình thành   1) Đại thái cổ: bắt đầu cách đây khoảng 3500 triệu năm, kéo dài khoảng 900 triệu năm. Vỏ Trái Đất chưa ổn định, nhiều lần tạo núi và phun lửa dữ dội. Sự có mặt của than chì và đá vôi chứng tỏ sự sống đã phát sinh. Gần đây đã phát hiện thêm vết tích của tạo lục dạng sợi và ruột khoang. ⇒ Nét đặc trưng của đại này là sự sống đã phát sinh và phát triển ở mức từ chưa có cấu tạo tế bào đến đơn bào rồi đa bào, phân hóa thành 2 nhánh lớn là động vật và thực vật. Sự phát sinh và phát triển sự sống trên Trái Đất Trang 3 Sinh học 12 phần Tiến hóa 2) Đại nguyên sinh: bắt đầu cách đây khoảng 2500 triệu năm, kéo dài khoảng 2000 triệu năm. Những đợt tạo núi lớn đã phân bố lại đại lục và đại dương. Về thực vật, vi khuẩn và tảo đã phân bố rộng. Về động vật, đã có mặt hầu hết các đại diện của động vật không xương sống (động vật nguyên sinh, bọt biển, ruột khoang, giun, thân mềm). ⇒ Nét đặc trưng của đại này là sự sống đã phát triển tới mức làm biển đổi thành phần khí quyển, hình thành sinh quyển, nhưng vẫn tập trung dưới nước. 3) Đại cổ sinh: bắt đầu cách đây khoảng 540 triêu năm, kéo dài khoảng 300 triệu năm, chia thành 5 kỷ: a) Kỷ Cambri Khí quyển nhiều CO2 vì núi lửa vẫn hoạt động mạnh, Tảo lục và tảo nâu chiếm ưu thế ở biển, trên đất liền đã có vi khuẩn và tảo lam. Động vật không xương sống đã có chân khớp và da gai, tôm ba lá phát triển mạnh. Sự sống vẫn tập trung ở dưới biển. b) Kỷ Silua Đầu kỷ khí hậu ấm, cuối kỷ khí hậu khô hơn do xuất hiện một đại lục lớn. Xuất hiện thực vật bậc cao ở cạn là quyết trần. Xuất hiện động vật có xương sống đầu tiên là cá giáp. Động vật không xương sống lên cạn đầu tiên là nhện. Sinh khối thực vật tăng lên đã làm thay đổi thành phần khí quyển, lớp ozon hình thành, tạo điều kiện cho sự sống phát triển trên cạn. c) Kỷ Đêvôn: Địa thế thay đổi nhiều lần, biển tiến vào đất liền rồi lại rút ra. Thực vật ở cạn phát triển mạnh, xuất hiện nhiều loài quyết khác nhau. Xuất hiện cá giáp có hàm, cá xương với hàm và vây chẵn ở dưới biển. Cá phổi và cá vây chân, rồi ếch nhái đầu cứng vừa sống dưới nước vừa sống trên cạn cũng xuất hiện. Sự sống đã phát triển mạnh mẽ trên cạn. d) Kỷ Cacbon (than đá) Đầu kỷ khí hậu nóng ẩm, mưa lớn. Cuối kỷ khí hậu khô hơn. Các rừng quyết phát triển mạnh rồi bị vùi lấp thành các mỏ than đá sau này. Xuất hiện dương xỉ có hạt. Sâu bọ bay phát triển mạnh. Xuất hiện cả những bò sát đầu tiên. Sinh vật ở cạn tiếp tục hoàn thiện và thích nghi hơn. e) Kỷ Pecmi Đại lục chiếm ưu thếm khí hậu khô hơn. Quyết khổng lồ bị tuyệt diệt, xuất hiện loài hạt trần đầu tiên. Bò sát phát triển nhanh, xuất hiện bò sát răng thú. ⇒ Nét đặc trưng của đại là sự sống xuất hiện và phát triển trên cạn, đánh dấu 1 bước quan tròng trong lịch sử tiến hóa. Điều kiện sống trên cạn phức tạp hơn ở dưới nước đã dẫn tới sự hoàn thiện và nâng cao tổ chức cơ thể cũng như phương thức sinh sản của thực vật và động vật. 4) Đại trung sinh: bắt đầu cách đây khoảng 250 triệu năm, kéo dài khoảng 105 triêu năm và chia làm 3 kỷ. a) Kỷ Tam điệp (Triat) Địa thế tương đối yên tĩnh, đại lục chiếm ưu thế, khí hậu khô. Cuối kỷ, biển tiến sâu vào lục địa. Thực vật hạt trần phát triển mạnh. Bò sát đã phân hóa thành nhiều nhóm. Một số bò sát thích nghi được với môi trường nước. Cá và thân mềm cũng phát triển phong phú. Những thú đầu tiên cũng đã xuất hiện từ nhóm bò sát răng thú. b) Kỷ Jura Khí hậu ấm và ẩm hơn. Hạt trần phát triển mạnh. Bò sát khổng lồ chiếm ưu thế tuyệt đối trên mặt đất, trên không và dưới nước. Xuất hiện đại diện đầu tiên của lớp chim. c) Kỷ Phấn trắng (Creta) Biển thu hẹp, khí hậu khô, mây mù tan đi. Hạt kín xuất hiện, thích nghi và phát triển mạnh. Thú bậc cao bắt đầu xuất hiện. Sự phát sinh và phát triển sự sống trên Trái Đất Trang 4 Sinh học 12 phần Tiến hóa ⇒ Nét đặc trưng của đại này là sự hưng thịnh của cây hạt trần và bò sát. Cây hạt kín, chim, và thú cũng đã xuất hiện và phát triển. 5) Đại tân sinh: bắt đầu cách đây khoảng 65 triệu năm và chia làm 2 kỷ: a) Kỷ Thứ ba (đệ tam) Lúc đầu khí hậu ôn hòa và ấm áp nên cây hạt kín phát triển mạnh làm cho chim và thú có thêm nguồn thức ăn. Sâu bọ phát triển và động vật ăn sâu bọ phát triển theo. Về sau khí hậu lạnh đột ngột làm cho bò sát khổng lồ bị tiêu diệt hàng loạt. ĐỒng cỏ lan rộng làm xuất hiện động vật ăn cỏ, tiếp đò là động vật ăn thịt. Chim và thú có nhiều đặc điểm thích nghi hơn nên đã phát triển và phân hóa như ngày nay. Đặc biệt là có 1 nhóm vượn người đã từ đời sống trên cây chuyển xuống thích nghi với đời sống trên mặt đất trống trải và đã tiến hóa thành loài người. b) Kỷ Thứ tư (dệ tứ) Nhiều lần băng hà di chuyển xuống phía Nam xen kẽ những thời kỳ khí hậu ấm áp. Sự di chuyển của động vật và thực vật theo nhịp điệu của băng hà đã tạo ra bộ mặt của sinh giới như ngày nay. ⇒ Nét đặc trưng của đại Tân sinh là sự phồn thịnh của thực vật hạt kín, sâu bọ, chim và thú. Đặc biệt là sự xuất hiện của loài người. Sự phát sinh và phát triển sự sống trên Trái Đất Trang 5 Sinh học 12 phần Tiến hóa BÀI 3 SỰ PHÁT SINH LOÀI NGƯỜI I) Những giai đoạn chính trong quá trình phát sinh loài người 1) Các dạng vượn người hóa thạch Do Gordon phát hiện năm 1927 tại châu Phi, sống cách ddaay khoảng 18 triệu năm, được gọi là Đriôpitec (Dryopythecus africanus) 2) Các dạng người vượn hoa thạch (người tối cổ) Ôxtralôpitec sống ở cuối kỷ Đệ tam, cách đây khoảng 2-8 triệu năm. Hóa thạch được phát hiện lần đâu năm 1924 tại Nam Phi Chuyền tử lối sống trên cây xuống sống ở mặt đất, di bằng 2 chân, thân hơi khom về trước Chiều cao 120-140cm, nặng 20-40kg, hộp sọ 450-750 cm 3 . Biết sử dụng cành cây, hòn đá, mảnh xương thú để tự về và tấn công ⇒ Là mắt xích trung gian giữa tổ tiên xa xôi của loài người với dòng người hiện tại 3) Người cổ Homo a) Homo habilis (người khéo léo) Hóa thạch đầu tiên do vợ chồng Leakeys tìm thấy ở Onđuvai. Sống cách đây khoảng 1,6 – 2 triệu năm Cao khoảng 1 - 1,5 m, nặng 25 – 50 kg, hộp sọ 600 – 800 cm 3 Sống thành đàn, đi thẳng đứng, tay biết chế tác và sử dụng công cụ bằng đá. b) Homo erectus (người đứng thẳng) Sống cách đây 35000 – 1,6 triệu năm.  Người cổ Java (người Pitêcantrôp): do Dubois phát hiện ở Java năm 1891 Sống cách đây 800000 – 1 triệu năm Cao 1,7m, hộp sọ 900 – 950 cm3 Đi thẳng đứng, biết chế tạo và sử dụng công cụ bằng đá.  Người cổ Bắc Kinh (người Xinantrop) Sống cách đây 500000 – 700000 năm Hộp sọ 1000 cm3 Đi thẳng đứng, biết chế tác và sử dụng công cụ bằng đá, bằng xương, biết dùng lửa.  Người Heidenberg phát hiện năm 1907 tại Đức sống cách đây khoảng 500000 năm. c) Homo neanderthanlensis (người Nêanđectan) Hóa thạch được phát hiện lần đầu năm 1856 tại Nêanđec ở Đức Sống cách đây 30000 – 150000 và đã tuyệt diệt. Chiều cao 1,55 – 1,66 m, hộp sọ 1400 cm3, xương hàm gần giống với con người, có lồi cằm (có tiếng nói. Sống thành đần 50 – 100 người, chủ yếu trong các hang, đã biết dùng lửa thông thạo, sống săn bắt và hái lượm, công cụ khá phong phú chủ yếu được chế tác từ đá silic thành dao sắc, rìu mũi nhọn, bước đầu có đời sống văn hóa. Người Nêanđectan không phải là tổ tiên trực tiếp của loài người mà là một nhánh phát triển trong chi Homo cùng tồn tại một thời gian dài, sau đó biến mất nhường chỗ cho người hiện đại. 4) Người hiện đại (Homo sapiens) Hóa thạch đầu tiên được tìm thấy năm 1868 ở làng Crômanhôn (Pháp) Sống cách đây 35000 – 50000 năm Cao 1,80m, nặng 70 kg, hộp sọ 1700 cm3, hàm dưới có lồi cằm rõ chứng tỏ tiếng nói đã phát triển Giống hệt người hiện đại ngày nay, khác: răng to khỏe. Chế tạo và sử dụng nhiều công cụ tinh xảo bằng đá, xương, sừng như rìu có lỗ để tra cán, lao nhọn có ngạnh, kim khâu và móc câu bằng xương. Sống thành bộ lạc, đã có nền văn hóa phức tạp, có mầm mống mĩ thuật và tôn giáo. Người Crômanhôn kết thúc thời đại đồ đá cũ (3,5 vạn – 2 triệu năm) rồi thời đại đồ đá giữa (1,5 – 2 vạn năm) rồi đến thời đại đồ đá mới ( 7 – 10 ngàn năm) và tiếp theo là thời đại đồ đồng, đồ sắt… Trồng trọt và chăn nuôi có cách đây khoảng 10000 năm. Phân hóa thành một số chủng tố phân bố khắp các châu lục. Các chủng tộc tuy khác nhau về nhiều đặc điểm nhưng có chung một nguồn gốc và thuộc một loài là loài người. Sự phát sinh và phát triển sự sống trên Trái Đất Trang 6 Sinh học 12 phần Tiến hóa II) Các nhân tố chi phối quá trính phát sinh loài người 1) Tiến hóa sinh học Có vai trò quan trọng trong giai đoạn tiến hóa của người vượn hóa thạch và người cổ. Những biến đổi trên cơ thể của người vượn hóa thạch (đi băng 2 chân …) và người cổ (bộ não phát triển …) là kết quả của quá trình tích lũy các biến dị di truyền kết hợp với chọn lọc tự nhiên 2) Tiến hóa xã hội Từ giai đoạn con người sinh học chuyển sang gai đoạn con người xã hội (sống thành xã hội, có ngôn ngữ để giao tiếp, có đời sống văn hóa …) Tuy các nhân tố chọn lọc tự nhiên vẫn còn có tác động, nhưng các nhân tố văn hóa xã hội như cải tiến công cụ lao động, phát triển lực lượng sản xuất… đã trở thành nhân tố quyết định sự phát triển của con người và của xã hội loài người. Sự phát sinh và phát triển sự sống trên Trái Đất Trang 7 . Sinh học 12 phần Tiến hóa CHƯƠNG III. SỰ PHÁT SINH VÀ PHÁT TRIỂN SỰ SỐNG TRÊN TRÁI ĐẤT BÀI 1. SỰ PHÁT SINH SỰ SỐNG TRÊN TRÁI ĐẤT I) Cơ sở vật chất của sự sống Các nguyên tố. này là sự sống đã phát sinh và phát triển ở mức từ chưa có cấu tạo tế bào đến đơn bào rồi đa bào, phân hóa thành 2 nhánh lớn là động vật và thực vật. Sự phát sinh và phát triển sự sống trên. tiến công cụ lao động, phát triển lực lượng sản xuất… đã trở thành nhân tố quyết định sự phát triển của con người và của xã hội loài người. Sự phát sinh và phát triển sự sống trên Trái Đất Trang