Chương 1: SỰ SỐNG, SỰ PHÁT SINH VÀ TÍNH ĐA DẠNG SINH HỌC 1.Nguồn gốc của sự sống Có rất nhiều cách lí giải khác nhau về nguồn gốc hình thành trái đất và sự sống trên trái đất, nhưng chung quy lại có thể gọp thành hai loại ý kiến: Duy tâm: giải thích là do thượng đế sinh ra. Duy vật: giải thích dựa vào các luận điểm: vật chất trong vũ trụ tồn tại vĩnh viễn theo thời gian và khắp nơi trong không gian. Mọi dạng tồn tại của vật chất chủ yếu do vận động và phát triển bên trong vật chất đó mà có. Sự hình thành các phân tử hữu cơ đến sự hình thành các tế bào đơn giản của cơ thể đơn bào là một quá trình phát sinh sự sống trên trái đất, gồm có hai giai đoạn chính là sự tiến hoá hoá học và sự tiến hoá tiền sinh học. 1.1.Tiến hoá hoá học: Trong thời kì đầu khi trái đất mới hình thành, dưới sự tác động của nhiều yếu tố: bức xạ nhiệt của mặt trời, tia tử ngoại, sự phóng điện của khí quyển, hoạt động của núi lửa, sự phân rã của các nguyên tố phóng xạ các phân tử khí có trong khí quyển đã phản ứng với nhau tạo thành các hợp chất hữu cơ đơn giản gồm hai nguyên tố hoá học Cacbon và Hidro, rồi đến hợp chất ba nguyên tố tạo thành ( Cacbon, Hidro và Oxi), rồi đến hợp chất bốn nguyên tố cấu tạo (Cacbon, Hidro, Oxi và Nitơ). Các chất này tích tụ lại trong khí quyển, rồi theo những trận mưa ròng rã hàng ngàn năm thuở sơ khai ấy và rơi xuống biển. Lúc này, nước biển chứa đầy các hợp chất hữu cơ. Quá trình hình thành các chất hữu cơ theo con đường hoá học đã được chứng minh bằng nhièu công trình thực nghiệm khoa học. Ví dụ cho dòng điện cao thế phóng qua hỗn hợp hơi nước, C02, CH4, NH3, người ta thu được một số hợp chất có bốn nguyên tử cấu tạo nên ( Cacbon, Hidro, Oxi và Nitơ), đó là các axit amin. 1.2. Tiến hoá tiền sinh học. Gọi là tiến hoá tiền sinh học vì đây là giai đoạn chuyển biến, phát triển từ những phân tử hữu cơ thành các dạng sống đầu tiên, làm cơ sở cho quá trình tiến hoá sinh học ( từ cơ thể sống đầu tiên đến các sinh giới ngày nay) Giai đoạn tiến hoá tiền sinh học có 4 sự kiện nổi bật. 1.2.1.Sự tạo thành các Coaxecva. Ở đại dương mênh mông có chứa rất nhiều hợp chất hữu cơ, trong đó có các chất hữu cơ cao phân tử ( chứa bốn nguyên tố Cacbon, Hidro, Oxi và Nitơ), chúng sẽ hoà tan trong nước tạo thành các dung dịch keo. Hỗn hợp hai dung dịch keo khác nhau sẽ tạo thành hiện tượng đông tụ thành giọt, gọi là giọt Coaxecva. Những giọt này có khả năng hấp thụ các chất hữu cơ xung quanh, lớn dần lên, biến đổi cấu trúc nội tại và dưới tác động cơ giới sẽ phân chia ra các giọt mới. Có thể nói giọt coaxecva đã có những dấu hiệu sơ khai của sự sống, đó là các đặc tính trao đổi chất, sinh trưởng và sinh sản. Dưới tác động của quy luật chọn lọc tự nhiên, cấu trúc và thể thức phát triển của các giọt coaxecva ngày càng được hoàn thiện. 1.2.2.Sự hình thành màng. Giọt coaxecva thực hiện sự trao đổi chất mớimôitrường bên ngoài qua một cái màng bao bọc bên ngoài. Màng này gồm các lớp protit và lipit sắp xếp theo trật tự xác định. 1.2.3.Sự xuất hiện các enzim. Giọt coaxecva có chứa các enzim có thể nhận ra các phần tử cơ chất và đóng vai trò xúc tác làm cho quá trình tổng hợp và phân giải các chất hữu cơ diễn ra nhanh hơn. 1.2.4.Sự xuất hiện cơ chế tự sao chép. Giọt coaxecva có khả năng tiếp nhận chất dinh dưỡng từ môi trường, lớn lên và phân chia. Giọt coaxecva được cấu tạo chủ yếu là protein-axit nucleic, dưới tác dụng của chọn lọc tự nhiên, chúng tồn tại và ngày càng có cấu tạo phức tạp, hoàn thiện hơn, từ đó nhứng sinh vật đơn bào đầu tiên được hình thành. Do phương thức dinh dưỡng khác nhau ( dị dưỡng và tự dưỡng) nên ngay từ những giai đoạn đầu tiên trên con đường phát triển sinh giới ( tiến hoá sinh học) đã xuất hiện những động vật và thực vật nguyên thuỷ. Lịch sử phá triển của sinh vật gắn liền với lịch sử phát triển của vỏ trái đất. Sự thay đổi các điều kiện địa chất, khí hâu đã thúc đẩy sự phát triển của sinh giới . Có thể nói, sự xuất hiện sự sống trên trái đất cách đây 3,5 tỉ năm, bắt đầu quá trình tiến hoá sinh học kéo dài cho đến ngỳa nay và cả trong tương lai. 2. Khái quát tiến trình phát triển của sự sống. 2.1. Các giai đoạn phát triển của sự sống triệu năm Ðại Thái cổ Ðại Nguyên sinh Ðại Cổ sinh Ðại Trung sinh Ðại Tân sinh 3500 2600 570 220 70 Kỷ Pecmơ (250) Kỷ Than đá (325) Kỷ Đềvôn (370) Kỷ Xilua (490) Kỷ Cambri (750) Kỷ Phấn trắng (120) Kỷ Giura (175) Kỷ Tam điệp (220) Kỷ thứ 4(70) Kỷ thứ 3 (3) 2.2. Sự xuất hiện các loài 3. Phân loại sinh vật Trên Trái đất, sinh vật nhiều vô kể. Các nhà khoa học dùng từ “ cơ thể “để chỉ bất cứ thứ gì có sự sống. Nhưng họ cũng cần có một cách để nhận biết các loài riêng biệt trong số hàng triệu loài tồn tại trên Trái đất, để làm việc đó, họ chia sinh vật ra làm các nhóm. Công việc này được gọi là phân loại. Ðại Thái cổ Ðại Nguyên sinh Ðại Cổ sinh Ðại Trung sinh Ðại Tân sinh 3500 Triệu năm 2600 570 220 70 Kỷ Pecmơ (250) Kỷ Than đá (325) Kỷ Đềvôn (370) Kỷ Xilua (490) Kỷ Cambri (750) Kỷ Phấn trắng (120) Kỷ Giura (175) Kỷ Tam Điệp (220) Kỷ thứ 4(70) Kỷ thứ 3 (3) Vi khuẩn, tảo Thực vật đa bào, Động vật không xương sống Vi khuẩn, tảo ở cạn Thực vật ở cạn ( quyết trần) Cá, lưỡng cư Bò sát, sâu bọ Cây hạt trần Thú đẻ trứng Cây hạt kín, thú có nhau Chim Người Các nhà khoa học phân chia sinh vật ra làm các nhóm tuỳ thuộc vào đặc điểm chung của chúng. Giới Ngành Lớp Bộ Họ Giống Loài Các nhà khoa học không thực sự biết rõ có bao nhiêu loài sinh vật tồn tại trên Trái đất. Khoảng 2 triệu loài đã được mô tả và phân loại nhưng con số thực tế có thể nhiều gấp mười lần. Các loài mới vẫn được tìm ra mỗi năm Loài là các nhóm nhỏ nhất. Các thành viên của một loài có thể kết hợp với nhau để sinh con Giới sinh vật nguyên sinh Giới sinh vật đơn bào Giới nấm Giới động vật Giới thực vật 3.1.Giới sinh vật đơn bào ( Monera) Đây là nhóm sinh vật sống phổ biến trên trái đất, nhiều dạng phát triển trong các điều kiện cực kì khắc nghiệt,sống tự dưỡng hoặc hoại sinh Cơ thể được cấu tạo từ 1 tế bào, tế bào này chưa có nhân chính thức, tương đối đơn giản, có những phản ứng hoá sinh chuyên hoá cao, đóng vai trò thiết yếu trong việc tái lưu chuyển các yếu tố sinh học. Chúng gồm các dạng vi khuẩn và tảo lam. Có trên 3.000 loài sinh vật đợn bào dã được biết. 3.2.Giới sinh vật nguyên sinh (Protista) Đây là nhóm sinh vật phân bố nhiều ở những nơi ẩm ướt và ở nước,sống tự dưỡng, dị dưỡng hoặc kí sinh. Cơ thể có cấu tạo đơn bào hoặc đa bào đơn giản nhưng tế bào đã có cấu tạo hoàn chỉnh hơn và có nhân chính thức. Chúng gồm các loại tảo, động vật đơn bào như trùng chân giả, tiêm mao, trùng roi động vật, trùng roi thực vật, bào tử trùng, .Có trên 28.000 loài sinh vật nguyên sinh đã được biết. 3.3.Giới nấm (Fungi) Đây là nhóm sinh vật có nhân chính thức, đa bào, sống dị dưỡng, hoại sinh và kí sinh. Chúng tiết ra enzim vào môitrường xung quanh để phá vỡ các cấu trúc phức tạp thành các chất hoà tan và hấp thu. Sinh sản bằng cách hình thành các bào tử không có lông và roi trong mọi giai đoạn của chu kì sống của chúng. Cơ thể của mỗi loài nắm được tạo thành từ một mạng các sợi gọi là sợi nấm. Chúng gồm có nấm mốc, nấm độc, nấm ăn, nấm men và địa y. Có khoảng 75.000 loài nấm đã được biết. 3.4.Giới thực vật (Plantae) Đây là nhóm sinh vật đa bào, có nhân chính chính thức, sống tự dưỡng nhờ có lục lạp chứa chất diệp lục và các sắc tố khác tham gia vào quá trình quan hợp. Tế bào có vách ngăn bằng xenlulo. Chu kì sống có sự xen kẻ thế hệ giao tử thể vào bào tử thể. Sống trên cạn và không di chuyển được. Có sự tiến hoá rõ từ thấp đến cao.Có trên 400.000 loài thực vật đã được biết. 3.5.Giới Động vật ( Animalia) Đây là nhóm sinh vật đa bào, có nhân chính thức, sống dị dưỡng, đa dạng về hình thái, cấu tạo và các hoạt động sinh lí, sinh sản hữu tính, di chuyển được. Có khoảng 1.500.000 động vật đã được biết. 4. Đặc điểm của một số sinh vật. 4.1.Vi sinh vật Trong ba giới Sinh vật đơn bào, Sinh vật nguyên sinh, và Nấm đều có những sinh vật được gọi chung và Vi sinh vật. Vi sinh vật là các sinh vật nhỏ bé mà mắt thường không nhìn thấy được mà chỉ có thể nhìn thấy bằng kính hiển vi. Vi sinh vật bao gồm các vi khuẩn, nấm men, nấm mốc, tảo, động vật nguyên sinh và virut. Vi sinh vật có ở khắp nơi trong tự nhiên và trên cơ thể người. Trên cơ thể người, vi sinh vật có thể thích ứng và tồn tại ở những phần nhất định của cơ thể. Sự tồn tại của chúng ở những nơi này không phải là thiết yếu đối với sự sống những cũng giữ một vai trò nhất định trong sự duy trì sức khoẻ và hoạt động bình thường của cơ thể. Trong một số hoàn cảnh nhất định, chúng có thể có hại cho cơ thể. 1. Sinh vật có những đặc điểm nào chứng tỏ có sự sống? - Trao đổi chất và năng lượng. ( sinh vật ăn, thở) - Sinh trưởng và phát triển. ( sinh vật lớn lên , biến đổi , tiến hoá ) - Sinh sản ( sinh vật sinh ra các sinh vật khác) 2. Trái đất có những điều kiện nào cần thiết để có sự sống? - Nhiệt độ không quá cao và cũng không quá thấp. - Được bao phủ bởi một bầu khí quyển có tác dụng bảo vệ. - Có nhiều nước dưới dạng lỏng Nước thật sự là yếu tố không thể thiếu được đối với sự sống. Trên Trái đất, tất cả các sinh vật điều chứa nước. Nước chiếm 70% trọng lượng cơ thể của một người trưởng thành. Chúng ta không thể không uống nước trong vòng 48 giờ. 3. Sự sống có ở đâu trên Trái đất ? Sự sống có khắp nơi trên Trái đất: dưới đại dương, trong rừng, trên núi, thậm chí giữa lòng sa mạc hoặc dưới đát các hang tối tăm nhất. 4. Làm cách nào mà chúng ta biết được các điều kiện trên trái đất trong quá khứ xa vời? - Nhờ các đá dưới dạng hoá thạch. Các bộ phận của động vật và thực vật bị chôn vùi trong các và bùn, dần dần đông cứng lại và biến thành đá. Thông thường, chỉ những bộ phận cứng của sinh vật không bị mục rữa nhanh chống sau cái chết mới hoá thạch. Đó là răng, xương, móng vuốt, sừng, vỏ giáp của động vật, thân gỗ, quả và hạt của thực vật. Hoá thạch và những manh mối khác cho thấy điều kiện trái đất luôn luôn thay đổi. * Có những thời kỳ, Trái đất ấm áp và ẩm ướt với những đầm lầy lộng lớn bốc hơi nghi ngút. * Có những thời kỳ, Trái đất lạnh và khô với những sa mạc lộng gió. * Trong thời kỳ băng hà, Mặt đất lạnh giá phủ đầy tuyết. * Lại có giai đoạn nóng ấm với những trận lụt lội và rừng rậm nhiệt đới. * Khi điều kiện Trái đất thay đổi, sinh vật cũng thay đổi theo. Chúng phải chịu đựng những điều kiện mới- nếu không sẽ bị tuyệt chủng. * Điều đó dẫn đến sự đa dạng khác thường cả trong quá khứ lẫn hiện tại 10. Sự đa dạng sinh học - Từ đơn giản đến phức tạp - Từ chưa hoàn thiện đến hoàn thiện 12.Câu hỏi mở rộng 1.Ở đâu có nhiều sinh vật sống nhất? 2.Ở đâu có ít sinh vật sống nhất? 3.Những sinh vật nào có số lượng lớn nhất? 4.Tại sao trái đất được gọi là hành tinh xanh? . thiện. 1.2.2.Sự hình thành màng. Giọt coaxecva thực hiện sự trao đổi chất mới môi trường bên ngoài qua một cái màng bao bọc bên ngoài. Màng này gồm các lớp. cơ chế tự sao chép. Giọt coaxecva có khả năng tiếp nhận chất dinh dưỡng từ môi trường, lớn lên và phân chia. Giọt coaxecva được cấu tạo chủ yếu là protein-axit