I. Tiến hóa hóa học

- Tiến hóa hóa học là quá trình tiến hóa dẫn đến sự hình thành các hợp chất hữu cơ đơn giản từ các chất vô cơ diễn ra trên Trái Đất cách đây hơn 4 tỉ năm.

- Quá trình tiến hóa hóa học xảy ra theo một trình tự gồm hai giai đoạn chính:

• Tổng hợp hóa học các phân tử hữu cơ nhỏ từ các chất vô cơ.
• Phản ứng trùng ngưng làm liên kết các phân tử nhỏ (đơn phân) thành các đại phân tử.

a. Sự hình thành các chất hữu cơ đơn giản từ các chất vô cơ

- Diễn biến: Các chất vô cơ trong bầu khí quyển nguyên thủy của Trái Đất (CH₄, NH₃, C₂N₂, CO, H₂O) dưới sự tác động của các nguồn năng lượng tự nhiên (bức xạ mặt trời, tia tử ngoại, sự phóng điện,...) → Hợp chất hữu cơ đơn giản gồm hai nguyên tố C và H → Hợp chất gồm ba nguyên tố C, H, O (saccharide, lipid) → Hợp chất gồm bốn nguyên tố C, H, O, N (amino acid, nucleotide).

- Thí nghiệm chứng minh:

• Năm 1953, Stanley Miller và Harold Urey đã dùng thiết bị đặc biệt và cho dòng điện phóng qua một hỗn hợp khí có thành phần tương tự khí quyển của Trái Đất nguyên thủy liên tục trong một tuần và thu được một số amino acid.

• Sau đó các nhà khoa học khác đã lặp lại thí nghiệm này (có cải tiến) và thu được hầu hết 20 loại amino acid, các nucleotide, một số loại đường và lipid.

b. Quá trình trùng ngưng tạo nên các đại phân tử sinh học

- Các quá trình hóa học vẫn tiếp diễn trong đại dương nguyên thủy, tạo ra các chất hữu cơ phức tạp hơn:

• Sự trùng ngưng hình thành các đại phân tử như chuỗi polypeptide, chuỗi đường đơn,...
• Nucleic acid được hình thành từ các đơn phân là nucleotide theo con đường trùng ngưng.
• Vật chất di truyền đầu tiên là RNA - có thể tự nhân đôi và các đơn phân nucleotide có thể tự tập hợp thành các đoạn RNA mà không cần đến sự tham gia của enzyme (protein).

II. Tiến hóa tiền sinh học

- Tiến hóa tiền sinh học là giai đoạn hình thành nên các tế bào sơ khai đầu tiên, cách đây khoảng 4,2 - 3,8 tỉ năm trước.

- Diễn biến: Trong môi trường nước, các phân tử lipid tương tác với nhau → Hình thành khối cầu lipid bao bọc các đại phân tử sinh học → Các phân tử trong khối cầu tương tác với nhau → Tạo nên tế bào sơ khai đầu tiên có khả năng chuyển hóa, sinh trưởng và nhân đôi.

- Sự xuất hiện tế bào nhân sơ đầu tiên trên Trái Đất đánh dấu kết thúc giai đoạn tiến hóa tiền sinh học.

- Các polypeptide, polynucleotide, nucleotide mới tổng hợp được tập hợp ở cùng một vùng → Hình thành lớp màng bao bọc các đại phân tử này. Khi các phân tử phospholipid kết hợp ngẫu nhiên thành cấu trúc màng → Tế bào đầu tiên được hình thành, được gọi là tế bào sơ khai (protobiont).

III. Tiến hóa sinh học

- Tiến hóa sinh mở đầu bằng sự xuất hiện của tế bào nhân sơ đầu tiên cách đây ít nhất 3,5 tỉ năm dựa vào hóa thạch cổ nhất của tế bào nhân sơ.

- Trong khoảng hơn 3 tỉ năm tiếp theo, dưới tác động của chọn lọc tự nhiên, sinh vật đã hoàn thiện dần về tổ chức:

• Từ tế bào chưa có nhân (sinh vật nhân sơ) → Tế bào có nhân (sinh vật nhân thực).
• Từ cơ thể đơn bào → Cơ thể đa bào.
• Hình thành các loài vi sinh vật, thực vật và động vật phong phú ngày nay.

Các giai đoạn phát sinh sự sống: I - Tiến hóa hóa học; II - Tiến hóa tiền sinh học; III - Tiến hóa sinh học

1. Quá trình phát sinh sự sống trên Trái Đất gồm các giai đoạn: Tiến hóa hóa học, tiến hóa tiền sinh học và tiến hóa sinh học.

2. Quá trình tiến hóa hóa học diễn ra theo một trình tự gồm hai giai đoạn chính:

- Tổng hợp hóa học các phân tử hữu cơ nhỏ từ các chất vô cơ.

- Phản ứng trùng ngưng làm liên kết các phân tử nhỏ (đơn phân) thành các đại phân tử.

3. Tổng hợp hóa học các phân tử hữu cơ nhỏ từ các chất vô cơ.

4. Phản ứng trùng ngưng làm liên kết các phân tử nhỏ (đơn phân) thành các đại phân tử.

5. Các tế bào sống đầu tiên trên Trái Đất gọi là các tế bào sơ khai (protobiont). Sự xuất hiện tế bào nhân sơ đầu tiên đánh dấu kết thúc giai đoạn tiến hóa tiền sinh học, mở đầu thời kì tiến hóa sinh học với những quy luật riêng của sinh vật.