BỘ CÔNG THƯƠNG
TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP THỰC PHẨM TPHCM
KHOA CÔNG NGHỆ SINH HỌC & KỸ THUẬT MÔI TRƯỜNG
Bài báo cáo môn:
Sinh học đại cương
Đề tài:
Nguồn gốc sự sống trên Trái Đất
GVHD: Nguyễn Thành Luân
LỚP : 02DHTP2
SVTH:
PHÙNG MẠNH QUYẾT 2005110431
NGUYỄN THÙY LINH 2005110250
NGUYỄN THU TRANG 2005110602
NGUYỄN THỊ YẾN PHƯƠNG 2005110383
TP.HCM, 06/2012

BẢNG PHÂN CHIA CÔNG VIỆC
1 PHÙNG MẠNH QUYẾT
20051104310
Những tư tưởng, học thuyết đầu tiên về sự
sống, nguồn gốc của các chất hữu cơ cơ
bản.
2 NGUYỄN THÙY LINH
2005110250
Nguồn gốc của các chất hữu cơ cơ bản, tài
liệu tiếng anh
3 NGUYỄN THU TRANG
2005110602
Giai đoạn tiến hóa tiền sinh học, tài liệu
tiếng anh
4 NGUYỄN THỊ YẾN PHƯƠNG

b. Giả thuyết RNA là nguyên liệu di truyền đầu
tiên…………………………15
IV. Giai đoạn tiến hóa sinh học
……………………………………………………….21
V. Tài liệu tiếng anh: Origins of Life on
Earth……………………………………….23
Tài liệu tham khảo………………………………………
…………………….34
LỜI MỞ ĐẦU: Ngành khoa học sinh vật hiện đại đang đương đầu với
một câu hỏi: sự sống bắt nguồn từ đâu? Nghiên cứu về nguồn gốc sự sống là một
trong những lĩnh vực được biết đến rất hạn chế, mặc dù hầu hết những hiểu biết của
con người về bộ môn sinh học và thế giới tự nhiên là dựa trên điều đó. Vậy sự sống
bắt nguồn từ đâu?
Mặc dù công việc nghiên cứu về lĩnh vực này rất chậm nhưng nó luôn luôn
thu hút sự chú ý của nhiều người bởi vì đây là một câu hỏi rất lớn và rất khó. Một số
những sự kiện đã cho chúng ta biết một phần điều kiện tạo nên sự sống, nhưng cơ
chế bên trong tạo nên sự sống vẫn là một điều bí ẩn.
Sang đầu thế kỉ XX các nhà khoa học đã chứng minh rằng trong điều kiện
hiện nay cơ thể sống chỉ được sinh ra từ cơ thể sống có sẵn chứ không thể được sinh
ra từ các chất vô cơ, nhưng trong quá trình xuất hiện và tiến hóa của Trái Đất cách
chúng ta khoảng 4,6 tỉ năm chưa hề có sự sống. Thế thì sự sống được sinh ra từ
đâu? Ngày nay khoa học đã có câu trả lời cho vấn đề nguồn gốc sự sống. Sự sống
chỉ xuất hiện cách đây 4 tỉ năm bằng con đường vô cơ dưới tác động của các nhân
tố tự nhiên qua 3 giai đoạn: tiến hóa hóa học- tiến hóa tiền sinh học- tiến hóa sinh
học.
I. Những tư tưởng, học thuyết đầu tiên về sự sống
Vào thế kỉ thứ 4 trước Công nguyên, Aristotle đã trình bày dựa trên những
điều mà con người thời đó biết được, ít nhất là ở Châu Âu, rằng những vật thể sống
phát sinh từ những vật thể không sống. Ví dụ như bọ chét và chuột phát sinh từ
những đống rác cũ hay bột mì, những con giòi và ruồi trong thịt thối.

học thuyết tế bào hiện đại khẳng định rằng tất cả các sinh vật đều được cấu tạo nên
từ tế bào, những tế bào mới được tạo nên từ sự phân chia của những tế bào trước
nó.
Nguồn gốc tế bào cũng chính là nguồn gốc sự sống và là những bước quan
trọng nhất trong quá trình tiến hóa sự sống. Sự xuất hiện tế bào chính là bước đánh
dấu chuyển biến từ thế giới hóa học vô sinh để bắt đầu sự sống sinh vật. Nghiên cứu
sâu về sự ra đời của tế bào sẽ phần nào đó giúp ta tìm ra được cội nguồn của sự
sống.
Những thí nghiệm của Pasteur và học thuyết của Darwin đã dẫn tới những
kết luận đối ngược nhau về nguồn gốc sự sống trên Trái Đất. Pasteur tuyên bố rằng
các công trình của ông cuối cùng cũng củng cố niềm tin Chúa sáng tạo ra sự sống.
Cũng bởi vì sự sống không thể bắt nguồn từ những vật thể phi sự sống, sinh vật đầu
tiên trên Trái Đất cũng không thể tự mình có được nếu không có sự sáng tạo của
một đấng siêu nhiên. Thế nhưng học thuyết tiến hóa của Darwin lại cho rằng sự
sống đầu tiên trên Trái Đất có thể bắt nguồn từ những vật chất tự nhiên.
II. Nguồn gốc của các chất hữu cơ cơ bản
1. Giả thuyết: Sự sống đến từ vũ trụ.
Giả thuyết này cho rằng sự sống bắt nguồn từ không gian ngoài địa cầu, từ
một hành tinh khác hay thiên hà khác, xâm nhập vào địa cầu qua các thiên thạch,
bụi vũ trụ, sao chổi,…Nhiệt độ không gian rất thấp, càng lên cao càng thấp, -50
0
C ở
tầm bay cao độ 10 km. Các sinh vật đơn bào có thể sống vĩnh viễn ở nhiệt độ
Nitrogen lỏng (-190
0
C).
Tiến sĩ Terry Kee, một nhà sinh học vũ trụ của Đại học Leeds tại Anh, tin
rằng khi những thiên thạch bắn phá địa cầu vài tỷ năm trước, nhiều viên rơi xuống
những vùng nước xung quanh núi lửa hoạt động.
Nước nằm gần núi lửa hoạt động có tính axit nhẹ do nó hòa tan những vật

từ ngoài Trái đất mà các chất hữu cơ phức tạp được sinh ra từ những hợp chất nhỏ
có sẵn dưới các tác động bên ngoài như: bức xạ mặt trời, sấm sét, sức nóng từ lõi
Trái đất và mặt trời. Tất cả đều xảy ra ở giai đoạn tiến hóa đầu tiên: tiến hóa hóa
học.
Theo giả thuyết thứ hai này thì:
 Trái đất thời nguyên thủy có một khí quyển khữ gồm khí nitrogen ( N
2
),
hydrogen (H
2
), methane (CH
4
), ammonia (NH
3
), nước (H
2
o), hydrogen
sulfide (H
2
S), cacbon dioxide (CO
2
) hay cacbon monoxide (CO) và
phosphate (PO
4
3-
), nhưng không có hay rất hiếm, oxygen (O
2
) và ozone (O
3
).

và H rồi từ đó hình thành nên các hợp chất có 3 nguyên tố C, H, O, như Saccarit,
lipid rồi tạo ra các hợp chất hữu cơ có 4 nguyên tố C, H, O, N như axid amin và các
Nucleoit.
Từ các axid amin hình thành nên các protein đơn giản rồi đến các protein
phức tạp và từ các Nucleotit hình thành nên các axid nucleotit.
Các chất hữu cơ đó ngày càng phức tạp và trở nên nặng dần rồi theo nước
mưa xuống hòa tan vào nước đại dương. Tuy nhiên, giả thuyết này không được
công nhận vì không có thực nghiệm.
b. Thí nghiệm Urey-Miller
Năm 1953, Harold Urey và Stand Miller bằng thực nghiệm có thể chứng
minh rằng các chất hữu cơ đơn giản có thể hình thành từ các chất vô cơ theo con
đường hóa học trong điều kiện Trái Đất cổ xưa.Trong thí nghiệm vĩ đại này, các nhà
khoa học đã tạo ra điều kiện tương tự như trên trái đất cổ xưa.
Thí nghiệm bên đã chứng minh được một số bước trong giả thuyết của
Oparin.
Điều này mở ra một bước ngoặt mới trong việc tìm hiểu cội nguồn của sự
sống.
Thí nghiệm gồm một bình đầu tiên chứa nước (mô phỏng nước biển) với hỗn
hợp khí CH
4
, NH
3
, H
2
, đun nóng bình này đến khi xảy ra hiện tượng hóa hơi rồi dẫn
vào một bình thứ hai phóng tia lửa điện liên tục (mô phỏng sấm sét). Hỗn hợp khí
được làm lạnh, ngưng tụ lại (mô phỏng hiện tượng Trái Đất nguội dần) và dẫn
ngược trở lại vào bình đầu tiên để tiếp tục chu trình trên.
Trong vòng một giờ, nước trong bình chuyển sang màu cam. Sau một tuần,
họ quan sát thấy 15% cacbon đã chuyển thành hợp chất hữu cơ. Sau vài tuần, chất

trước sấm sét hay tia hồng tử ngoại. Ngược lại, Gunster Wächtershäuser, trong thập
niên 1980s, sử dụng năng lượng hóa học từ sulphides sắt, như Pyrite. Năng lượng
này không những tổng hợp được các phân tử hữu cơ mà còn tạo được các oligomers
và polymers. Thí nghiệm sản xuất được dipeptides (0.4 đến 12.4%) và một ít
tripeptides (0.1%).
Mới đây khám phá vi khuẩn Methanosarcina acetivorans ở dưới đáy biển. Vi
khuẩn thời cổ đại này hấp thụ carbon monoxide và nhả ra methane và acetate.
James Ferry và Christopher House của Đại học Penn State University khám phá
thêm rằng vi khuẩn này lấy năng lượng từ phản ứng giữa acetate và sulphide sắt chỉ
nhờ 2 amino acids đơn giản, khác với sư cần tới trên 10 amino acids như hiện nay.
Christof Biebricher, năm 2008, thành công trong việc tạo một RNA mới chứa
400 bases từ một mẫu RNA thiên nhiên trong điều kiện băng giá. Mẫu RNA mới
này tăng trưởng bao quanh RNA thiên nhiên.
Nhóm nghiên cứu Đại Học Harvard, năm 2008, cho biết đang nghiên cứu
việc tạo tế bào nhân tạo. Nhóm nghiên cứu này cho trộn vài acid béo (fatty acids)
với DNA (thiên nhiên) trong một ống nghiệm, kết quả cho thấy thành lập một khối
DNA mới chứa nhiều thông tin di truyền. Nếu thêm vào đó nucleotides (thiên
nhiên) thì nucleotides chạy vào và DNA tự chia đôi (replicate) trong vòng một ngày.
Tuy nhiên, thí nghiệm tạo DNA mới phải dựa vào DNA và nucleotides thiên nhiên
trích từ nhiễm thể.
Cho tới nay, chưa có khoa học gia nào tạo được tế bào nhân tạo, ngay cả
RNA hay DNA nhân tạo. Năm 2009, Sutherland và nhóm nghiên cứu thuộc Đại
Học Manchester (Anh quốc) đã thành công tổng hợp được 2 khối cấu tạo RNA
trong số 4 khối căn bản của RNA, và nhóm ông tin tưởng rằng sẽ thành công tổng
hợp được RNA nhân tạo từ các dung dịch hóa học. Một khi tổng hợp được RNA
nhân tạo thì không khó lắm trong việc tổng hợp DNA nhân tạo, và dựa theo nghiên
cứu của nhóm Harvard, tổng hợp thành tế bào nhân tạo sẽ trong tầm tay.
Một cách tổng quát, các giả thuyết cho rằng chính nhờ năng lượng của hỏa
diệm sơn, sấm sét, tia tử ngoại tổng hợp các khí thời nguyên thủy thành các chất
hữu cơ đơn giản (monomers) như amino acids, nucleobases, rồi các chất đơn giản

phần tốt hơn sẽ to ra và phân chia tiếp.
Theo Oparin, chọn lọc tự nhiên sẽ giữ lại và hoàn thiện các giọt tốt hơn để
tạo nên tế bào.
Từ các chất hữu cơ cao phân tử có hiện tượng đông tụ thành giọt keo gọi là
giọt coaserva, đây là dấu hiệu sơ khai của sự sống (trao đổi chất, lớn lên, phân
chia).
2. Sự hình thành lớp màng
Sự hình thành lớp màng nhằm phân cách coaserva với môi trường. Thông
qua màng, coaserva sẽ thực hiện sự trao đổi chất với môi trường. lớp màng này gồm
những phân tử protein và lipid sắp xếp theo một trật tự xác định.
Các đại phân tử lipid, protit, axit nucleic… xuất hiện trong nước và tập trung
cùng nhau dẫn tới việc các phân tử lipid có tính kỵ 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. Các giọt này chịu sự tác động của chọn lọc tự nhiên sẽ dần tiến hóa và tạo nên
các tế bào sơ khai.
3. Sự xuất hiện của enzyme
Các enzyme đóng vai trò xúc tác, làm cho quá trình tổng hợp và phân giải các
chất hữu cơ xảy ra nhanh hơn. Tiền thân của các enzyme đó có thể là những chất
hữu cơ phân tử lượng thấp kết hợp với các ion kim loại và liên kết với các
polypeptide.
4. Hình thành cơ chế di truyền
Theo chọn lọc tự nhiên, môi trường sẽ chọn lọc những tế bào thích nghi và
đào thải những tế bào không thích nghi. Các đặc tính của tế bào không thể duy trì và
tiến hóa qua từng thế hệ nếu như không có cơ chế di truyền. Trong tế bào, thông tin
di truyền được mã hóa trong axit nucleit (DNA và RNA), nhưng DNA xuất hiện
trước RNA hay ngược lại? Đó vẫn còn là điều bí ẩn.
a. Giả thuyết cho rằng DNA xuất hiện trưởc
Năm 1929, G.Muller một nhà di truyền học nổi tiếng nêu giả thuyết cho rằng
sự sống bắt đầu từ một hoặc vài gen tạo thành không do các sinh vật. Trong một
thời gian dài, giả thuyết này không được chú ý.

liên kết với U (hoặc T), G với C. Mỗi cặp cơ sở ( cặp gốc) làm thành một nấc thang
của hai sợi xoắn DNA. Và sự kết cặp đặc thù riêng biệt là quan trọng để sao chép
trung thành thông tin. Các phân tử phosphate và đường làm thành xương sống của
mỗi sợi DNA hoặc RNA
Các nucleobase
Các nucleobase có thể kết hợp một cách tự phát sau một số bước từ cyanide,
acetylene và những phân tử đơn giản có mặt trong số các hóa chất nguyên thủy.
Đường Ribose
Đường cũng có thể kết hợp từ những hóa chất đơn giản ban đầu. Đã 100 năm người
ta đã biết các loại phân tử đường có thể hình thành bằng cách làm nóng dung dịch
kiềm của formaldehyde, các loại hóa chất này cũng tồn tại khi Trái đất còn ở thời kỳ
nguyên sơ. Song vấn đề là ở chỗ làm thế nào có được đúng loại đường- cụ thể là
ribose, trong trường hợp RNA – để làm ra được nucleotide. Ribose, cùng với 3 loại
đường liên quan có thể hình thành từ phản ứng của hai loại đường đơn giản hơn
chứa 2 và 3 nguyên tử cacbon theo thứ tự. Khả năng hình thành của ribose theo
cách kể trên không giải quyết vấn đề vì sao ribose lại có nhiều trên Trái đất lúc
nguyên sơ, ribose không bền và dễ dàng phân rã trong dung dịch kiềm nhẹ. Trong
quá khứ điều quan sát này dẫn nhiều nhà nghiên cứu đến kết luận rằng các phân tử
di truyền nguyên thủy không chứa ribose.
Phosphorus
Phần phosphate của các nucleotide là phần gây ra một bí ẩn. Phosphorus- nguyên tố
trung tâm của nhóm phosphate- là nguyên tố trung tâm của nhóm phosphate- là
nguyên tố có nhiều trong vỏ Trái đất song không hòa tan trong nước là môi trường
mà người ta giả định ở đấy đã phát sinh sự sống. Do đó khó hiểu được vì sao
phosphate lại có mặt được trong chất liệu tiền sinh học (prebiotic mix). Nhiệt độ cao
từ các giếng núi lửa (volcanic vent) có thể biến các khoáng sản chứa phosphate
thành dạng phosphate hòa tan được trong nước song theo ước đoán của các nhà
khoa học thì lượng này không nhiều. Một nguồn gốc khác của các hợp chất
phosphorus này là schreibersite, một khoáng chất tìm thấy trong một số thiên thạch.
Năm 2005 Mathew Pasek và Dante Lauretta ( Đại học Arizona) đã tìm thấy

sao chép đó.
Tuy nhiên các đa phân tử có thể cuộn lại thành nhiều dạng và từ đó có khả
năng xúc tác các phản ứng hóa học giống như các enzyme ngày nay đang làm. Cho
nên nhiều khả năng là các RNA trong những sinh thể nguyên sơ có thể điều hành sự
sao chép này. Khái niệm này đã dẫn đến nhiều thí nghiệm trong Szostak Lab và
phòng thí nghiệm của David Bartel ở MIT.
Hiện nay nguyên lý tự sao chép RNA (RNA self-replication) đã nhận được
sự hưởng ứng từ Tracey Lincoln, Gerald Joyce (Scripps Research Institute). Tiếc
thay các thí nghiệm cần nhiều RNA mà chúng ta chưa thể chế tạo nổi với số lượng
lớn cần thiết.
Tiền tế bào
Giả sử rằng khoảng trống trong sự hiểu biết của chúng ta về nguồn gốc sự sống một
ngày nào đó sẽ được lấp trống, ta hãy tìm xem các phân tử bằng cách nào đã tương
tác với nhau để liên kết thành một cấu trúc có dạng tế bào nói cách khác một “tiền
tế bào” (protocell).
Các màng bao bọc các tế bào hiện tại gồm một lớp kép lipid chứa
phospholipid & choesterol. Những loại protein phức tạp nằm trong các màng đó
đóng vai trò thủ môn giữ khung thành, chúng bơm ra và hút vào tế bào những phân
tử trong khi đó những protein khác lại có nhiệm vụ hàn gắn các màng. Thử hỏi làm
thế nào mà các tiền tế bào với cấu trúc đơn sơ lại có thể đảm nhiệm những công
việc trên bào với cấu trúc đơn sơ lại có thể đảm nhiệm những công việc trên mà
không có bộ máy protein?
Những màng nguyên thủy có lẽ được cấu thành bởi những phân tử đơn giản,
như các acid béo ( một thành phần của các phospholipid phức tạp). Những nghiên
cứu trong những năm 1970 chứng tỏ rằng các màng đó được hình thành nhờ kết hợp
tự phát từ những acid béo, tuy nhiên một cảm nhận chung là những màng như thế sẽ
làm thành một rào ngăn cản sự thâm nhập các nucleotide và các chất dinh dưỡng
phức tạp khác vào tế bào. Vì ý niệm này mà người ta cho rằng quá trình chuyển hóa
(metabolism) đã phát triển đầu tiên nhờ vậy mà các tế bào có khả năng tự tổng hợp
được các nucleotide.

rộng.
Từ những tế bào sơ khai ban đầu, trải qua quá trình chọn lọc và tiến hóa khắc
nghiệt những tế bào đó sẽ hình thành và phát triển thành các cơ thể đơn bào đơn
giản, dần dần sẽ tiến hóa thành tế bào sinh vật nhân sơ và tế bào sinh vật nhân thực
rồi từ tế bào sinh vật nhân thực sẽ tiếp tục tiến hóa thành cơ thể nhân thực, đơn bào
nhân thực và cuối cùng là đa bào nhân thực. Tất cả đều chịu sự tác động mạnh mẽ
của chọn lọc tự nhiên, các tế bào sẽ dần hoàn thiện và hình thành nên các sinh vật
đầu tiên của Trái Đất.
SƠ ĐỒ TÓM TẮT CÁC GIAI ĐOẠN TIẾN HÓA