الانتقاء الطبيعي

الفهم الدائم (الفكرة الكبرى 1 — التطور): تقود عملية التطور إلى تنوع ووحدة الحياة.

الهدف التعليمي 7.1.A: صف أسباب الاختيار الطبيعي.

• 7.1.A.1 الاختيار الطبيعي آلية رئيسية للتطور.
• 7.1.A.2 وفقًا لنظرية داروين للاختيار الطبيعي، يؤدي التنافس على الموارد المحدودة إلى بقاء متمايز. الأفراد الذين لديهم أنماط ظاهرية أكثر ملاءمة هم أكثر احتمالًا للبقاء وإنتاج المزيد من النسل، وبالتالي نقل تلك الصفات المفضلة إلى الأجيال اللاحقة.

الهدف التعليمي 7.1.B: اشرح كيف يؤثر الاختيار الطبيعي على المجموعات.

• 7.1.B.1 يُقاس اللياقة التطورية بالنجاح التكاثري.
• 7.1.B.2 يمكن أن تتذبذب البيئات البيولوجية وغير البيولوجية، مما يؤثر على معدل واتجاه التطور. يمكن اختيار اختلافات جينية مختلفة في كل جيل.

الفهم الدائم (الفكرة الكبرى 1 — التطور): تقود عملية التطور إلى تنوع ووحدة الحياة.

هدف التعلم 7.2.A: وصف أهمية التباين الظاهري في المجتمع.

• 7.2.A.1 يعمل الانتقاء الطبيعي على التباينات الظاهرية في المجتمعات.
• 7.2.A.2 تتغير البيئات وتطبق ضغوطاً انتقائية على المجتمعات.
  • أمثلة توضيحية لـ 7.2.A.2: وقت الإزهار بالنسبة لتغير المناخ العالمي
• 7.2.A.3 بعض التباينات الظاهرية يمكن أن تزيد أو تقلل من اللياقة الحيوية للكائن الحي في بيئات معينة.
  • أمثلة توضيحية لـ 7.2.A.3: فقر الدم المنجلي؛ مقاومة DDT في الحشرات

هدف التعلم 7.2.B: شرح كيفية ارتباط التباين في الجزيئات داخل الخلايا بلياقة الكائن الحي.

• 7.2.B.1 يمكن أن يوفر التباين في عدد وأنواع الجزيئات داخل الخلايا للمجتمعات قدرة أكبر على البقاء والتكاثر في بيئات مختلفة.

الفهم الدائم (الفكرة الكبرى 1 — التطور): تقود عملية التطور إلى تنوع ووحدة الحياة.

هدف التعلم 7.3.A: شرح كيف يمكن للبشر التأثير على التنوع داخل المجتمع.

• 7.3.A.1 من خلال الانتقاء الاصطناعي، يؤثر البشر على التباين في أنواع أخرى.

الفهم الدائم (الفكرة الكبرى 1 — التطور): تقود عملية التطور إلى تنوع ووحدة الحياة.

هدف التعلم 7.4.A: شرح كيف تؤثر الأحداث العشوائية على التركيب الجيني للمجتمع.

• 7.4.A.1 التطور يُدفع أيضاً بواسطة أحداث عشوائية.
  • i. الطفرة عملية عشوائية تضيف تنوعاً جينياً جديداً إلى المجتمع.
  • ii. الانجراف الجيني هو تغير في تكرارات الأليلات يُنسب إلى عملية غير انتقائية تحدث في المجتمعات الصغيرة.
  • iii. تأثير الزقزقة هو نوع من الانجراف الجيني يحدث عندما ينخفض حجم المجتمع إلى عدد قليل من الأفراد لمدة جيل واحد على الأقل.
  • iv. تأثير المؤسس هو نوع من الانجراف الجيني يحدث عندما ينفصل مجتمع عن بقية أفراد النوع. ستتحرك تكرارات الجينات والسمات بناءً على الجينات في هذا المجتمع المؤسس الجديد.
  • v. يمكن أن يؤدي الهجرة إلى تدفق الجينات (إضافة أو إزالة الأليلات من المجتمع).

هدف التعلم 7.4.B: وصف دور العمليات العشوائية في تطور مجتمعات محددة.

• 7.4.B.1 يمكن أن تؤدي العمليات العشوائية إلى تغييرات في تكرارات الأليلات في المجتمع.
  • i. تؤدي الطفرات إلى تنوع جيني، مما يوفر ظواهر (phenotypes) يعمل عليها الانتقاء الطبيعي.
  • ii. يمكن للانجراف الجيني أن يسمح للمجتمع الصغير بالتباعد عن مجتمعات أخرى من نفس النوع.
  • iii. يمنع تدفق الجينات بين مجتمعين تباعدهما لتكوين أنواع منفصلة.

هدف التعلم 7.4.C: وصف التغير في التركيب الجيني للمجتمع عبر الزمن.

• 7.4.C.1 توفر التغييرات في تكرارات الأليلات دليلاً على حدوث التطور في المجتمع.

الفهم الدائم (الفكرة الكبرى 1 — التطور): تقود عملية التطور إلى تنوع ووحدة الحياة.

هدف التعلم 7.5.A: وصف الظروف التي ستتغير فيها تكرارات الأليلات والجينوتيب في المجتمعات.

• 7.5.A.1 توازن هاردي-واينبرغ هو نموذج لوصف وتوقع تكرارات الأليلات في مجتمع غير متطور. شروط أن يكون المجتمع أو الأليل في حالة توازن هاردي-واينبرغ هي:

  • i. حجم مجتمع كبير
  • ii. عدم وجود هجرة
  • iii. عدم وجود طفرات جديدة
  • iv. التزاوج العشوائي
  • v. عدم وجود انتقاء طبيعي

  لا تُحقق هذه الشروط أبداً، لكنها توفر فرضية صفرية قيمة.

• 7.5.A.2 يمكن حساب تكرارات الأليلات في مجتمع غير متطور من تكرارات الجينوتيب.

  • المعادلة: معادلة هاردي-واينبرغ— $p^2 + 2pq + q^2 = 1$; $p + q = 1$، حيث: $p$ = تكرار الأليل 1 في المجتمع؛ $q$ = تكرار الأليل 2 في المجتمع}
  • أمثلة توضيحية لـ 7.5.A.2: التحليل البياني لترددات الأليلات في مجموعة سكانية

الفهم الدائم (الفكرة الكبرى 1 — التطور): تقود عملية التطور إلى تنوع ووحدة الحياة.

هدف التعلم 7.6.A: وصف أنواع البيانات التي تقدم أدلة على التطور.

• 7.6.A.1 يدعم التطور الأدلة العلمية من مجالات متعددة (بيانات جغرافية، جيولوجية، فيزيائية، كيميائية حيوية، ورياضية).

هدف التعلم 7.6.B: شرح كيف توفر البيانات المورفولوجية والكيميائية الحيوية والجيولوجية دليلاً على أن الكائنات الحية قد تغيرت عبر الزمن.

• 7.6.B.1 تضيف الأدلة الجزيئية والمورفولوجية والجينية من الكائنات الحية الحالية والمنقرضة إلى فهمنا للتطور.
  • i. يمكن تحديد عمر الحفريات بطرق متنوعة. وتشمل: 1) عمر الصخور التي توجد فيها حفرة؛ 2) معدل تحلل النظائر بما في ذلك الكربون-14؛ و3) البيانات الجغرافية.
  • ii. التشابهات المورفولوجية، بما في ذلك الهياكل المتبقية، توفر دليلاً على النسب المشترك.
• 7.6.B.2 مقارنة تسلسلات نيوكليوتيدات الحمض النووي وتسلسلات أحماض الأمينية للبروتينات تقدم دليلاً على التطور والنسب المشترك.

الفهم الدائم (الفكرة الكبرى 1 — التطور): تقود عملية التطور إلى تنوع ووحدة الحياة.

هدف التعلم 7.7.A: وصف الأدلة الهيكلية والوظيفية على المستوى الخلوي والجزيئي التي توفر دليلاً على النسب المشترك لجميع حقيقيات النواة.

• 7.7.A.1 تشير الأدلة الهيكلية والوظيفية إلى النسب المشترك لجميع حقيقيات النواة. تشمل هذه الأدلة:
  • i. عضيات محاطة بأغشية
  • ii. كروموسومات خطية
  • iii. جينات تحتوي على إنترونات

الفهم الدائم (الفكرة الكبرى 1 — التطور): تقود عملية التطور إلى تنوع ووحدة الحياة.

هدف التعلم 7.8.A: شرح كيف أن التطور عملية مستمرة في جميع الكائنات الحية.

• 7.8.A.1 تطورت جميع الأنواع ولا تزال تتطور. ومن الأمثلة على ذلك:
  • i. التغيرات الجينومية بمرور الوقت
  • ii. التغير المستمر في السجل الأحفوري
  • iii. تطور مقاومة المضادات الحيوية والمبيدات الحشرية ومبيدات الأعشاب أو الأدوية الكيميائية العلاجية
  • iv. تطور مسببات الأمراض وتسببها في أمراض新興ية

الفهم الدائم (الفكرة الكبرى 1 — التطور): تقود عملية التطور إلى تنوع ووحدة الحياة.

هدف التعلم 7.9.A: وصف أنواع الأدلة التي يمكن استخدامها لاستنتاج علاقة تطورية.

• 7.9.A.1 تظهر الأشجار الفيلوجينية والشجرة الكلادية علاقات تطورية افتراضية بين السلالات يمكن اختبارها.
• 7.9.A.2 تُظهر الأشجار الفيلوجينية مقدار التغير عبر الزمن الذي تم ضبطه باستخدام الحفريات أو الساعة الجزيئية، بينما لا تُظهر الشجرة الكلادية مقياساً زمنياً أو الفرق التطوري بين المجموعات.
• 7.9.A.3 يمكن استخدام الصفات المكتسبة أو المفقودة أثناء التطور لبناء الأشجار الفيلوجينية والشجرة الكلادية. تمثل المجموعة الخارجية السلالة الأقل ارتباطاً بالباقي من الكائنات الحية في الشجرة الفيلوجينية أو الشجرة الكلادية.
  • i. يمكن أن تكون الصفات المشتقة المشتركة موجودة في أكثر من سلالة وتشير إلى النسب المشترك. وهي مفيدة لبناء الأشجار الفيلوجينية والشجرة الكلادية.
  • ii. عادةً ما توفر البيانات الجزيئية دليلاً أكثر دقة وموثوقية من الصفات المورفولوجية في بناء الأشجار الفيلوجينية أو الشجرة الكلادية.

هدف التعلم 7.9.B: شرح كيفية استخدام الأشجار الفيلوجينية والشجرة الكلادية لاستنتاج الارتباط التطوري.

• 7.9.B.1 يمكن استخدام الأشجار الفيلوجينية والشجرة الكلادية لتوضيح الانتواع الذي حدث. تمثل العقد (العقد) على الشجرة السلف المشترك الأكثر حداثة لأي مجموعتين أو سلالتين.
• 7.9.B.2 يمكن بناء الأشجار الفيلوجينية والشجرة الكلادية من أوجه التشابه المورفولوجية للأنواع الحية أو الأحفورية ومن أوجه التشابه في تسلسلات الحمض النووي والبروتين.
• 7.9.B.3 تمثل الأشجار الفيلوجينية والشجرة الكلادية فرضيات يتم تحديثها باستمرار بناءً على الأدلة.

الفهم الدائم (الفكرة الكبرى 1 — التطور): تقود عملية التطور إلى تنوع ووحدة الحياة.

الهدف التعليمي 7.10.A: صف الظروف التي قد تنشأ فيها أنواع جديدة.

• 7.10.A.1 يحدث تكوين الأنواع عندما تصبح مجموعتان معزولتين تكاثريًا عن بعضهما البعض.
• 7.10.A.2 يوفر المفهوم البيولوجي للأنواع تعريفًا شائع الاستخدام للنوع للكائنات التي تتكاثر جنسيًا. ينص على أن الأنواع يمكن تعريفها بأنها مجموعة قادرة على التزاوج وتبادل المعلومات الجينية لإنتاج نسل قابل للحياة ومخصب.

الهدف التعليمي 7.10.B: صف معدل التطور وتكوين الأنواع تحت ظروف بيئية مختلفة.

• 7.10.B.1 التوازن المنقطع هو عندما يحدث التطور بسرعة بعد فترة طويلة من السكون. التدريجية هي عندما يحدث التطور ببطء على مدى مئات الآلاف أو ملايين السنين.
• 7.10.B.2 يحدث التطور المتباين عندما تؤدي التكيفات مع موائل جديدة إلى تنوع في النمط الظاهري. يمكن أن تكون معدلات تكوين الأنواع سريعة بشكل خاص خلال فترات الانتشار التكيفي حيث تصبح موائل جديدة متاحة.
• 7.10.B.3 يحدث التطور المتقارب عندما تؤدي ضغوط اختيار مماثلة إلى تكيفات ظاهرية مماثلة في مجموعات أو أنواع مختلفة.

الهدف التعليمي 7.10.C: اشرح العمليات والآليات التي تقود تكوين الأنواع.

• 7.10.C.1 يحدث تكوين الأنواع المتماثل في المجموعات ذات التداخل الجغرافي. يحدث تكوين الأنواع المعزول جغرافيًا في المجموعات المعزولة جغرافيًا.
• 7.10.C.2 يمكن أن تحافظ آليات ما قبل الزيجوت وما بعد الزيجوت المختلفة على العزل التكاثري وتمنع تدفق الجينات بين المجموعات.
• أمثلة توضيحية لـ 7.10.C: ذبابة الفاكهة الهاواية؛ أنوليس الكاريبي؛ ذبابة التفاح Rhagoletis

فهم دائم (الفكرة الكبرى 4 — تفاعلات الأنظمة): تتفاعل الأنظمة البيولوجية مع بعضها البعض، وتُظهر هذه الأنظمة وتفاعلاتها خصائص معقدة.

الهدف التعليمي 7.11.A: اشرح كيف يؤثر التنوع الجيني للنوع أو المجموعة على قدرته على مقاومة الضغوط البيئية.

• 7.11.A.1 يؤثر مستوى التباين في المجتمع على ديناميكيات المجتمع.
  • i. تتأثر قدرة المجتمع على الاستجابة لتغيرات البيئة بالتنوع الجيني. الأنواع والمجتمعات ذات التنوع الجيني القليل معرضة لخطر الانحدار أو الانقراض.
  • ii. المجتمعات المتنوعة جينياً أكثر مقاومة للاضطرابات البيئية لأنها أكثر احتمالاً أن تحتوي على أفراد يمكنهم تحمل الضغط البيئي.
  • iii. قد تكون الأليلات الملائمة في ظرف بيئي معين ضارة في ظرف آخر بسبب اختلاف الضغوط الانتقائية.
  • أمثلة توضيحية لـ 7.11.A.1: الغراب النادر (الكوندور) في كاليفورنيا؛ الثعالب السوداء القدمين؛ الدجاج البري؛ مرض تبقع البطاطا؛ صدأ الذرة؛ التنوع الجيني والضغوط الانتقائية؛ مقاومة المضادات الحيوية في البكتيريا (ليس كل الأفراد في المجتمع المتنوع عرضة لوباء مرضي)

فهم دائم (الفكرة الكبرى 4 — تفاعلات الأنظمة): تتفاعل الأنظمة البيولوجية مع بعضها البعض، وتُظهر هذه الأنظمة وتفاعلاتها خصائص معقدة.

هدف التعلم 7.12.A: وصف الأدلة العلمية التي تدعم نماذج نشأة الحياة على الأرض.

• 7.12.A.1 تدعم الأدلة العلمية نشأة الحياة على الأرض.
  • i. تعزز الأدلة الجيولوجية نماذج نشأة الحياة على الأرض.
  • ii. تشكلت الأرض قبل حوالي 4.6 مليار سنة (bya). كانت البيئة عدائية للحياة حتى حوالي 3.9 مليار سنة، وتعود أقدم الأدلة الأحفورية للحياة إلى 3.5 مليار سنة. وبشكل مجتمعة، توفر هذه الأدجة نطاقاً معقولاً من التواريخ لنشأة الحياة.
• 7.12.A.2 تفترض فرضية عالم RNA أن RNA كان قد يكون المادة الوراثية الأولى. هناك ثلاثة افتراضات:
  • i. في مرحلة ما من الزمن، تم ضمان الاستمرارية الوراثية عن طريق تضاعف RNA.
  • ii. ارتباط القواعد ضروري للتضاعف.
  • iii. لم تكن البروتينات المشفرة وراثياً متضمنة كإنزيمات (محفزات).