Variasi — perbedaan antara individu dalam suatu populasi — berasal dari gen yang diwariskan (genetik), kondisi perkembangan (lingkungan), atau kombinasi keduanya. Biasanya terdapat variasi genetik yang luas dalam satu populasi; semua varian genetik muncul dari mutasi — sebagian besar tidak memengaruhi fenotipe, beberapa memengaruhinya, dan sangat sedikit menentukannya. Mutasi langka yang menghasilkan fenotipe baru yang sesuai dengan perubahan lingkungan dapat mengubah spesies secara cepat.
Evolution: perubahan dalam ciri-ciri yang diwarisi oleh populasi sepanjang masa, melalui pemilihan semula jadi, yang mungkin menghasilkan spesies baru. Semua spesies berevolusi daripada bentuk kehidupan ringkas yang pertama kali berkembang lebih tiga bilion tahun lalu. Pemilihan semula jadi: variasi → fenotip terbaik sesuai dengan persekitaran hidup dan membiak → ciri-ciri tersebut diwariskan. Jika dua populasi menjadi sangat berbeza sehingga tidak boleh kawin untuk menghasilkan anak leluhur subur, dua spesies baharu telah terbentuk.
Pembiakan terpilih (pemilihan buatan): pilih induk dengan ciri yang dikehendaki daripada populasi campuran → biak → pilih anak terbaik → ulang selama banyak generasi. Kegunaan: ketahanan penyakit dalam tanaman makanan; haiwan dengan lebih daging atau susu; anjing dengan sifat lembut; bunga besar atau luar biasa. Risiko: pembiakan sedarah — baka rentan terhadap penyakit atau cacat warisan.
Kejuruteraan genetik: memodifikasi genom dengan memperkenalkan gen daripada organisma lain untuk memberikan ciri yang dikehendaki — tanaman GM tahan serangan serangga atau herbisida (pembekalan meningkat); bakteria yang dimanipulasi secara genetik untuk menghasilkan insulin manusia. (HT) Langkah-langkah: enzim mengasingkan gen yang diperlukan → dimasukkan ke dalam vektor (plasmid bakteria atau virus) → vektor memasukkan gen ke dalam sel yang diperlukan → dipindahkan awal dalam perkembangan supaya organisma berkembang dengan ciri yang dikehendaki. Timbang manfaat (perubatan, pertanian) melawan risiko (populasi bunga liar dan serangga, kesan kesihatan yang belum dikaji) dan keberatan etika.
(Bio) Kloning: kultur tisu — kumpulan kecil sel tumbuhan dibesarkan kepada pokok identik baharu (menjaga spesies jarang; nurseri); potongan — kaedah mudah, penduduk taman yang lebih tua; transplan embrio — membelah sel tidak terspesialisasi dalam embrio haiwan yang sedang berkembang kepada embrio identik yang diletakkan dalam ibu hos; kloning sel dewasa — nukleus ditanggalkan dari sel telur tidak dibuahi → nukleus dari sel badan dewasa dimasukkan → kejutan elektrik membuatnya berkembar kepada embrio → gumpalan sel diletakkan dalam rahim.
Terapkan variasi, seleksi, dan bioteknologi
Mulai dengan variasi — studi kasus bibit tulisan guru. Bibit berbeda dalam ketahanan penyakit yang diwariskan. Tanaman identik secara genetik tumbuh dengan tinggi berbeda di bawah kondisi cahaya yang berbeda. Identifikasi variasi genetik dan lingkungan, lalu jelaskan apa yang mungkin terjadi selama wabah penyakit.
Penalaran terarah. Alel ketahanan menyediakan variasi genetik; kondisi cahaya dapat menyebabkan perbedaan lingkungan pada tinggi tanaman. Fenotipe sering kali bergantung pada kedua faktor tersebut. Tanaman resisten mungkin bertahan dari penyakit dan bereproduksi lebih sukses, mewariskan alel menguntungkan kepada keturunan. Seiring generasi, alel ketahanan dapat menjadi lebih umum. Mutasi mengubah DNA; mereka tidak terjadi karena organisme membutuhkan perubahan tertentu.
Transfer ujian — disesuaikan dari AQA Juni 2024 Kertas 2H Q01.2. Jelaskan seleksi alam menggunakan serangga yang sudah bervariasi dalam ketahanan insektisida yang diwariskan.
Penalaran terarah. Insektisida merupakan tekanan seleksi: serangga yang lebih rentan mati. Penyintas resisten bereproduksi dan mewariskan alel ketahanan kepada keturunan. Sifat yang diwariskan populasi berubah lintas generasi; individu tidak berevolusi hanya karena disemprotkan insektisida. Spesiasi memerlukan populasi menjadi tidak mampu kawin untuk menghasilkan keturunan fertil.
Bandingkan mekanisme — studi kasus tanaman budidaya tulisan guru. Petani ingin mendapatkan ketahanan penyakit yang diwariskan tanpa mentransfer gen. Pilih orang tua resisten dari populasi campuran, biakkan mereka, pilih keturunan resisten, dan ulangi selama banyak generasi. Ini adalah pembiakan terpilih, bukan seleksi alam atau rekayasa genetika. Pembiakan berulang antar kerabat dekat berisiko menimbulkan cacat warisan dan penurunan variasi genetik.
Penjelasan ujian terkait — disesuaikan dari AQA Juni 2024 Kertas 2H Q09.1. Tanaman kedelai GM tahan terhadap glifosat. Jelaskan bagaimana penyemprotan ladang dapat meningkatkan hasil panen.
Penalaran terarah. Glifosat membunuh gulma tetapi tanaman resisten tetap hidup. Persaingan yang lebih sedikit memberikan tanaman lebih banyak cahaya, air, dan ion mineral. Cahaya dan air yang lebih banyak dapat mendukung fotosintesis, menghasilkan glukosa untuk respirasi dan membangun biomassa. Ion nitrat mendukung sintesis asam amino dan protein. Hubungkan sumber daya dengan pertumbuhan dan hasil panen; pernyataan “GM berarti hasil panen lebih tinggi” mengabaikan mekanismenya. Poin penjelasan ini disusun oleh penulis dan diperiksa terhadap skema penilaian, bukan model resmi atau jaminan skor.
HT — mengikuti sebuah gen. Enzim mengisolasi gen yang diperlukan (misalnya, insulin manusia). Masukkan ke dalam vektor seperti plasmid bakteri; gunakan vektor untuk memasukkannya ke sel yang dituju. Sel yang dimodifikasi mengekspresikan gen tersebut dan menghasilkan zatnya. Untuk hewan atau tumbuhan yang sedang berkembang, masukkan gen sedini mungkin agar organisme berkembang dengan karakteristik yang diinginkan.
Evaluasi — skenario GM tulisan guru. Tanaman tahan serangga mengalami kerusakan hama sasaran yang lebih sedikit, namun sebuah laporan menyebutkan berkurangnya serangga non-sasaran di sekitarnya tanpa menjelaskan alasannya. Kerusakan yang berkurang mungkin meningkatkan hasil panen. Penurunan serangga memicu kekhawatiran tentang jaring-jaring makanan; bandingkan lahan yang dimodifikasi dan tidak dimodifikasi sambil memperhitungkan habitat dan penggunaan pestisida. Asosiasi saja tidak membuktikan bahwa gen yang dimasukkan menyebabkan penurunan tersebut. Hargai modifikasi dan bukti spesifik tersebut.
Biologi — pilih dan urutkan metode kloning. Kebun bibit dapat menggunakan kultur jaringan untuk menumbuhkan tanaman dari kelompok kecil sel, atau stek dari tanaman induk. Transplantasi embrio membelah sel sebelum terspesialisasi dan menempatkan embrio identik ke ibu inang. Kloning sel dewasa menghilangkan inti sel telur yang belum dibuahi, memasukkan inti sel tubuh dewasa, merangsang pembelahan dengan kejutan listrik, dan memindahkan gumpalan sel ke rahim. Donor sel tubuh dewasa menyediakan informasi genetik nuklear. Perbedaan lingkungan masih dapat memengaruhi fenotipe klon.