Lý thuyết nguồn gốc sự sống trên Trái Đất

Sự sống trên Trái Đất cho rằng được bắt nguồn từ một tổ tiên chung, tồn tại từ hàng tỷ năm trước. Các bằng chứng về khí quyển tiền sử và nghiên cứu về vi sinh vật, hóa thạch từ đó hiểu được quá trình hình thành phát triển nguồn gốc sự sống trên Trái Đất. Quá trình tiến hóa từ vật chất vô cơ, hữu cơ đến hợp chất phức tạp đã tạo ra đa dạng sinh học hiện tại trên Trái Đất. Cùng VOH Giáo dục tìm hiểu chi tiết!

1. Nguồn gốc sự sống và quá trình phát triển 

Sự sống trên Trái Đất được phát sinh và phát triển qua các giai đoạn tiến hóa hóa học, tiến hóa tiền sinh học và tiến hóa sinh học.

1.1 Tiến hóa hóa học

Là giai đoạn tiến hóa hình thành nên các hợp chất hữu cơ từ các chất vô cơ.

Bao gồm: hình thành các chất hữu cơ đơn giản từ các chất vô cơ và quá trình trùng phân tạo nên các đại phân tử hữu cơ.

Năm 1920, Oparin (Nga) và Handan (Anh) đã độc lập cùng đưa ra giả thuyết cho rằng các hợp chất hữu cơ đơn giản đầu tiên trên Trái Đất có thể được xuất hiện bằng con đường tổng hợp hóa học từ các chất vô cơ nhờ nguồn năng lượng là sấm chớp, tia tử ngoại, núi lửa… Năm 1953, Milơ và Urây đã làm thí nghiệm kiểm ta giả thuyết của Oparin và Handan.

Kết quả thu được một số chất hữu cơ đơn giản. Sau đó, nhiều nhà khoa học khác đã lặp lại thí nghiệm này với thành phần các chất vô cơ thay đổi chút ít và họ đều nhận được các hợp chất hữu cơ đơn giản khác nhau.

Hỗn hợp các axit amin khô Các chuỗi peptit ngắn (protein nhiệt)

Như vậy, trong điều kiện bầu khí quyển nguyên thủy không có ôxi (hoặc có rất ít)

Đầu tiên, là rất nhiều phân tử ARN khác nhau bởi chiều dài và thành phần nuclêôtit:

• CLTN giữ lại các phân tử ARN có khả năng nhân đôi tốt hơn (hoạt tính enzim tốt hơn) làm vật chất di truyền.
• ARN (1 mạch) nhờ các enzim tổng hợp nên ADN (2 mạch), có cấu trúc bền vững hơn, lưu trữ và bảo quản thông tin di truyền tốt hơn; còn ARN chỉ làm nhiệm vụ dịch mã.

Cơ chế dịch mã có thể được hình thành như sau:

• Đầu tiên, các axit amin liên kết yếu với các nucleotit trên ARN, còn ARN như khuôn mẫu để các axit amin bám vào và sau đó chúng liên kết với nhau để tạo nên các chuỗi polipeptit ngắn.
• Các chuỗi polipeptit ngắn này có đặc tính của enzim xúc tác cho quá trình dịch mã hoặc phiên mã  Sự tiến hóa sẽ diễn ra nhanh hơn.

1.2 Tiến hóa tiền sinh học

Là giai đoạn hình thành nên các tế bào sơ khai (protobiont) và sau đó là hình thành nên những tế bào sống đầu tiên:

• Các đại phân tử như lipit, protein, axit nucleic... xuất hiện trong nước và tập trung cùng nhau thì các phân tử lipit do đặc tính kị nước sẽ lập tức hình thành nên lớp màng bao bọc lấy tập hợp các đại phân tử hữu cơ → tạo nên các giọt nhỏ li ti khác nhau → dưới tác dụng của CLTN sẽ tiến hóa → tạo nên các tế bào sơ khai (protobiont).
• Các tế bào sơ khai nào có được tập hợp các phân tử giúp chúng có khả năng trao đổi chất và năng lượng với bên ngoài, có khả năng phân chia và duy trì thành phần hóa học thích hợp thì được giữ lại và nhân rộng.
• Bằng thực nghiệm, các nhà khoa học cũng tạo ra được các giọt gọi là lipoxom (khi cho lipit vào trong nước cùng một số chất hữu cơ khác). Một số lipoxom cũng có biểu hiện một số đặc tính sơ khai của sự sống như phân đôi, trao đổi chất với bên ngoài. 
• Ngoài ra, các nhà khoa học cũng tạo ra được các cấu trúc được gọi là giọt côaxecva từ các hạt keo. Các giọt cooaxecva cũng có khả năng tăng kích thước và duy trì cấu trúc tương đối ổn định trong dung dịch.

1.3 Tiến hóa sinh học

Từ các tế bào nguyên thủy, dưới tác dụng chọn lọc của các nhân tố tiến hóa (thuyết tiến hóa tổng hợp) tạo nên các loài sinh vật như ngày nay.

2. Bài tập trắc nghiệm vận dụng chuyên đề nguyền gốc sự sống trên Trái Đất

Câu 1. Phát biểu nào sau đây không đúng về sự kiện xảy ra trong giai đoạn tiến hoá hoá học?

1. Do tác dụng của các nguồn năng lượng tự nhiên mà từ các chất vô cơ hình thành nên những hợp chất hữu cơ đơn giản đến phức tạp như axit amin, nuclêôtit.
2. Có sự tổng hợp các chất hữu cơ từ các chất vô cơ theo phương thức hoá học.
3. Trong khí quyển nguyên thuỷ của trái đất chưa có hoặc có rất ít oxi.
4. Quá trình hình thành các chất hữu cơ bằng con đường hoá học mới chỉ là giả thuyết chưa được chứng minh bằng thực nghiệm.

Câu 2. Tiến hóa hóa học là quá trình tổng hợp:

1. Các chất hữu cơ từ các chất vô cơ theo phương thức hóa học.
2. Các chất hữu cơ từ các chất vô cơ theo phương thức sinh học.
3. Các chất vô cơ từ các chất hữu cơ theo phương thức sinh học.
4. Các chất vô cơ từ các chất hữu cơ theo phương thức hóa học.

Câu 3. Kết quả của tiến hoá tiền sinh học là: 

1. Hình thành các tế bào sơ khai.
2. Hình thành chất hữu cơ phức tạp.
3. Hình thành sinh vật đa bào.    
4. Hình thành hệ sinh vật đa dạng phong phú như ngày nay.

Câu 4. Thí nghiệm của Fox và cộng sự đã chứng minh

1. Trong điều kiện khí quyển nguyên thuỷ đã có sự trùng phân các phân tử hữu cơ đơn giản thành các đại phân tử hữu cơ phức tạp.
2. Trong điều kiện khí quyển nguyên thuỷ, chất hoá học đã được tạo thành từ các chất vô cơ theo con đường hoá học.
3. Có sự hình thành các tế bào sống sơ khai từ các đại phân tử hữu cơ.
4. Sinh vật đầu tiên đã được hình thành trong điều kiện trái đất nguyên thuỷ.

Câu 5. Trình tự các giai đoạn của tiến hoá:

1. Tiến hoá hoá học - tiến hoá tiền sinh học- tiến hoá sinh học.
2. Tiến hoá hoá học - tiến hoá sinh học- tiến hoá tiền sinh học.
3. Tiến hoá tiền sinh học- tiến hoá hoá học - tiến hoá sinh học.
4. Tiến hoá hoá học - tiến hoá tiền sinh học.

Câu 6. Khí quyển nguyên thuỷ không có (hoặc có rất ít) chất

1. H₂
2. O₂
3. N₂
4. NH₃

Câu 7. Thí nghiệm của Milơ và Urây chứng minh điều gì?

1. Sự sống trên trái đất có nguồn gốc từ vũ trụ.              
2. Axit nuclêic được hình thành từ các nuclêôtit.
3. Chất hữu cơ hình thành từ chất vô cơ.  
4. Chất vô cơ được hình thành từ các nguyên tố có trên bề mặt trái đất.

Câu 8. Nhiều thí nghiệm đã chứng minh rằng các đơn phân nuclêôtit có thể tự lắp ghép thành những đoạn ARN ngắn, có thể nhân đôi mà không cần đến sự xúc tác của enzim. Điều này có ý nghĩa gì?

1. Cơ thể sống hình thành từ sự tương tác giữa prôtêin và axit nuclêic.
2. Trong quá trình tiến hoá, ARN xuất hiện trước ADN và prôtêin. 
3. Prôtêin có thể tự tổng hợp mà không cần cơ chế phiên mã và dịch mã.
4. Sự xuất hiện các prôtêin và axit nuclêic chưa phải là xuất hiện sự sống.

Câu 9. Thực chất của tiến hoá tiền sinh học là hình thành

1. Các chất hữu cơ từ vô cơ.
2. Axitnuclêic và prôtêin từ các chất hữu cơ.
3. Mầm sống đầu tiên từ các hợp chất hữu cơ.
4. Vô cơ và hữu cơ từ các nguyên tố trên bề mặt trái đất nhờ nguồn năng lượng tự nhiên.

Câu 10. Nguồn năng lượng dùng để tổng hợp nên các phân tử hữu cơ hình thành sự sống là

1. ATP.
2. Năng lượng tự nhiên.
3. Năng lượng hoá học.   
4. Năng lượng sinh học.

Câu 11. Đặc điểm nào chỉ có ở vật thể sống mà không có ở giới vô cơ?

1. Có cấu tạo bởi các đại phân tử hữu cơ là prôtêin và axit nuclêic. 
2. Trao đổi chất thông qua quá trình đồng hoá ,dị hoá và có khả năng sinh sản.
3. Có khả năng tự biến đổi để thích nghi với môi trường luôn thay đổi.
4. Có hiện tượng tăng trưởng,cảm ứng,vận động.

Câu 12. Trong điều kiện hiện nay,chất hữu cơ được hình thành chủ yếu bằng cách nào?

1. Tổng hợp nhờ nguồn năng lượng tự nhiên.
2. Quang tổng hợp hoặc hoá tổng hợp.
3. Được tổng hợp trong các tế bào sống.
4. Tổng hợp nhờ công nghệ sinh học.

Câu 13. Trong cơ thể sống, axit nuclêic đóng vai trò quan trọng trong hoạt động nào?

1. Sinh sản và di truyền.                 
2. Nhân đôi NST và phân chia tế bào.
3. Tổng hợp và phân giải các chất.                  
4. Nhận biết các vật thể lạ xâm nhập.

Câu 14. Trong tế bào sống, prôtêin đóng vai trò quan trọng trong hoạt động nào?

1. Điều hoà hoạt động các bào quan.      
2. Bảo vệ cơ thể chống bệnh tật.
3. Xúc tác các phản ứng sinh hoá.                    
4. Cung cấp năng lượng cho các phản ứng.

Câu 15. Sự tương tác giữa các đại phân tử nào dẫn đến hình thành sự sống?

1. Prôtêin-Prôtêin.      
2. Prôtêin-axit nuclêic.
3. Prôtêin-saccarit.                    
4. Prôtêin-saccarit-axit nuclêic.

Câu 16. Trong giai đoạn tiến hóa hóa học, các hợp chất hữu cơ đơn giản và phức tạp được hình thành nhờ :

1. Các nguồn năng lượng tự nhiên.
2. Các enzim tổng hợp.
3. Sự phức tạp hóa các hợp chất hữu cơ.    
4. Sự đông tụ các chất tan trong đại dương nguyên thủy.

Câu 17. Trong giai đoạn tiến hóa hóa học đã có sự 

1. Tổng hợp các chất hữu cơ từ chất vô cơ theo phương thức hóa học.
2. Tạo thành các coaxecva theo phương thức hóa học .
3. Hình thành mầm mốmg những cơ thể đầu tiên theo phương thức hóa học.
4. Xuất hiện các enzim theo phương thức hóa học.

Câu 18. Sự sống đầu tiên xuất hiện trong môi trường

1. Trong nước đại dương. 
2. Khí quyển nguyên thủy.
3. Trong lòng đất.
4. Trên đất liền.

Câu 19. Quá trình tiến hoá của sự sống trên Trái đất có thể chia thành các giai đoạn 

1. Tiến hoá hoá học, tiến hoá tiền sinh học.
2. Tiến hoá hoá học, tiến hoá sinh học.
3. Tiến hoá tiền sinh hoc, tiến hoá sinh học.
4. Tiến hoá hoá học, tiến hoá tiền sinh học, tiến hoá sinh học.

Câu 20. Đặc điểm nào sau đây là minh chứng rằng trong tiến hóa thì ARN là tiền thân của axit nuclêic mà không phải là ADN?

1. ARN chỉ có 1 mạch.
2. ARN có loại bazơ nitơ Uraxin.
3. ARN nhân đôi mà không cần đến enzim.
4. ARN có khả năng sao mã ngược.

Câu 21. Theo quan niệm hiện đại, cơ sở vật chất chủ yếu của sự sống là

1. Axit nuclêic và lipit. 
2. Prôtêin và axit nuclêic.
3. Saccarit và phôtpholipit.
4. Prôtêin và lipit.

Câu 22. Quá trình tiến hoá dẫn tới hình thành các hợp chất hữu cơ đầu tiên trên Trái Đất không có sự tham gia của những nguồn năng lượng:

1. Phóng điện trong khí quyển, tia tử ngoại.    
2. Tia tử ngoại, hoạt động núi lửa.
3. Hoạt động núi lửa, bức xạ mặt trời.
4. Tia tử ngoại và năng lượng sinh học.

Câu 23. Trong quá trình phát sinh sự sống, bước quan trọng để dạng sống sản sinh ra những dạng giống chúng, di truyền đặc điểm cho thế hệ sau là sự:

1. Xuất hiện cơ chế tự sao chép.
2. Hình thành lớp màng.
3. Xuất hiện các enzim.
4. Hình thành các đại phân tử.

Câu 24. Trong tiến hoá tiền sinh học, những mầm sống đầu tiên xuất hiện ở

1. Trong ao, hồ nước ngọt.
2. Trong lòng đất.
3. Trong nước đại dương nguyên thuỷ.
4. Khí quyển nguyên thuỷ.

Câu 25. Năm 1953, S. Milơ (S. Miller) thực hiện thí nghiệm tạo ra môi trường có thành phần hoá học giống khí quyển nguyên thuỷ và đặt trong điều kiện phóng điện liên tục một tuần, thu được các axit amin cùng các phân tử hữu cơ khác nhau. Kết quả thí nghiệm chứng minh:

1. Ngày nay các chất hữu cơ vẫn được hình thành phổ biến bằng con đường tổng hợp hoá học trong tự nhiên.
2. Các chất hữu cơ được hình thành trong khí quyển nguyên thủy nhờ nguồn năng lượng sinh học.
3. Các chất hữu cơ đầu tiên được hình thành trong khí quyển nguyên thủy của Trái Đất bằng con đường tổng hợp sinh học.
4. Các chất hữu cơ được hình thành từ chất vô cơ trong điều kiện khí quyển nguyên thuỷ của Trái Đất.

Câu 26. Phát biểu nào không đúng về sự phát sinh sự sống trên Trái Đất?

1. Nhiều bằng chứng thực nghiệm thu được đã ủng hộ quan điểm cho rằng các chất hữu cơ đầu tiên trên Trái Đất được hình thành bằng con đường tổng hợp hoá học.
2. Các chất hữu cơ đơn giản đầu tiên trên Trái Đất có thể được xuất hiện bằng con đường tổng hợp hoá học.
3. Sự xuất hiện sự sống gắn liền với sự xuất hiện các đại phân tử hữu cơ có khả năng tự nhân đôi.
4. Chọn lọc tự nhiên không tác động ở những giai đoạn đầu tiên của quá trình tiến hoá hình thành tế bào sơ khai mà chỉ tác động từ khi sinh vật đa bào đầu tiên xuất hiện.

Câu 27. Theo quan niệm hiện đại về quá trình phát sinh sự sống trên Quả Đất, mầm mống những cơ thể sống đầu tiên được hình thành ở:

1. Trên mặt đất.
2. Trong nước đại dương.
3. Trong không khí.
4. Trong lòng đất.

Câu 28. Theo quan niệm hiện đại về quá trình phát sinh sự sống trên Quả đất, sự xuất hiện cơ chế tự sao chép gắn liền với sự hình thành hệ tương tác giữa các loại đại phân tử

1. Prôtêin-lipit.
2. Prôtêin-axit nuclêic.
3. Saccarit-lipit.
4. Prôtêin-saccarit.

Câu 29. Phát biểu nào sau đây là không đúng về sự phát sinh sự sống trên Trái Đất?

1. Quá trình hình thành các hợp chất hữu cơ cao phân tử đầu tiên diễn ra theo con đường hoá học và nhờ nguồn năng lượng tự nhiên.
2. Các chất hữu cơ phức tạp đầu tiên xuất hiện trong đại dương nguyên thuỷ tạo thành các keo hữu cơ, các keo này có khả năng trao đổi chất và đã chịu tác động của quy luật chọn lọc tự nhiên.
3. Quá trình phát sinh sự sống (tiến hoá của sự sống) trên Trái Đất gồm các giai đoạn: tiến hoá hoá học, tiến hoá
4. Sự sống đầu tiên trên Trái Đất được hình thành trong khí quyển nguyên thuỷ, từ chất hữu cơ phức tạp.

Câu 30. Bằng chứng nào sau đây ủng hộ giả thuyết cho rằng vật chất di truyền xuất hiện đầu tiên trên Trái Đất có thể là ARN?

1. ARN có thể nhân đôi mà không cần đến enzim (prôtêin).
2. ARN có kích thước nhỏ hơn ADN.
3. ARN có thành phần nuclêôtit loại uraxin.
4. ARN là hợp chất hữu cơ đa phân tử.

Câu 31. Trong quá trình phát sinh sự sống trên Trái Đất, ở giai đoạn tiến hóa hóa học đã hình thành nên : 

1. Các giọt côaxecva.
2. Các tế bào nhân thực.
3. Các tế bào sơ khai.              
4. Các đại phân tử hữu cơ. 

Câu 32. Trong quá trình phát sinh sự sống trên Trái Đất, sự kiện nào sau đây không diễn ra trong giai đoạn tiến hoá hoá học? 

1. Từ các chất vô cơ hình thành nên các chất hữu cơ đơn giản. 
2. Hình thành nên các tế bào sơ khai (tế bào nguyên thuỷ). 
3. Các axit amin liên kết với nhau tạo nên các chuỗi pôlipeptit đơn giản. 
4. Các nuclêôtit liên kết với nhau tạo nên các phân tử axit nuclêic

Trên đây là toàn bộ kiến thức giải thích nguồn gốc sự sống trên Trái Đất thông qua các giai đoạn tiến hóa. Hy vọng rằng bài viết này sẽ giúp cho các em học sinh có thêm kiến thức để ôn tập và giải các bài tập liên quan đến chuyên đề này trong chương trình sinh học lớp 12. 

Giáo viên biên soạn: Lê Thị Dung 

Đơn vị: Trường THCS-THPT Nguyễn Khuyến