Natural Selection · ⁨Естественный отбор⁩

AP Biology · ⁨AP Биология⁩ · Topic 7 · ⁨Тема 7⁩

View Slides · ⁨Просмотр слайдов⁩ Train · ⁨Тренировать⁩

Video lesson for this topic · ⁨Видеоурок по этой теме⁩ Open the video page · ⁨Открыть страницу видео⁩

7.1

Introduction to Natural Selection · ⁨Введение в естественный отбор⁩

Syllabus · ⁨Программа⁩

English

Enduring Understanding (BIG IDEA 1 — Evolution): The process of evolution drives the diversity and unity of life.

Learning Objective 7.1.A: Describe the causes of natural selection.

7.1.A.1 Natural selection is a major mechanism of evolution.
7.1.A.2 According to Darwin's theory of natural selection, competition for limited resources results in differential survival. Individuals with more favorable phenotypes are more likely to survive and produce more offspring, thus passing on those favorable traits to subsequent generations.

Learning Objective 7.1.B: Explain how natural selection affects populations.

7.1.B.1 Evolutionary fitness is measured by reproductive success.
7.1.B.2 Biotic and abiotic environments can fluctuate, affecting the rate and direction of evolution. Different genetic variations can be selected in each generation.

Русский

Пронизывающая идея (BIG IDEA 1 — Эволюция): Процесс эволюции определяет разнообразие и единство жизни.

Цель обучения 7.1.A: Описать причины естественного отбора.

7.1.A.1 Естественный отбор является основным механизмом эволюции.
7.1.A.2 Согласно теории Чарльза Дарвина о естественном отборе, конкуренция за ограниченные ресурсы приводит к дифференциальной выживаемости. Индивидуумы с более благоприятными фенотипами имеют больше шансов выжить и оставить больше потомства, тем самым передавая эти благоприятные признаки последующим поколениям.

Цель обучения 7.1.B: Объяснить, как естественный отбор влияет на популяции.

7.1.B.1 Эволюционная приспособленность измеряется репродуктивным успехом.
7.1.B.2 Биотические и абиотические факторы среды могут колебаться, влияя на скорость и направление эволюции. В каждом поколении могут отбираться различные генетические вариации.

Source: College Board AP Course and Exam Description · ⁨Источник: Описание курса и экзамена College Board AP⁩

English

Evolution 进化 is a change in the heritable traits of a population over generations. Natural selection 自然选择 is its main driver: individuals vary, some variations are heritable, more offspring are produced than survive, and those with traits better suited to the environment survive and reproduce more. Over time, helpful traits become more common.

Русский

Эволюция — это изменение наследственных признаков популяции из поколения в поколение. Естественный отбор является ее главным двигателем: особи варьируются, некоторые вариации наследуются, потомство производится больше, чем выживает, и те, у кого признаки лучше подходят для среды, выживают и размножаются чаще. Со временем полезные признаки становятся более распространенными.

Естественный отбор: наиболее приспособленные выживают, размножаются и передают свои аллели

Vocabulary · ⁨Словарь⁩ Train · ⁨Тренировать⁩

English	Русский
Evolution/ɪvəˈluːʃn/	Эволюция
Natural selection/ˈnætʃərəl sɪˈlekʃn/	Естественный отбор

7.2

Natural Selection · ⁨Естественный отбор⁩

Syllabus · ⁨Программа⁩

English

Enduring Understanding (BIG IDEA 1 — Evolution): The process of evolution drives the diversity and unity of life.

Learning Objective 7.2.A: Describe the importance of phenotypic variation in a population.

7.2.A.1 Natural selection acts on phenotypic variations in populations.
7.2.A.2 Environments change and apply selective pressures to populations.
- Illustrative examples for 7.2.A.2: Flowering time in relation to global climate change
7.2.A.3 Some phenotypic variations can increase or decrease the fitness of an organism in particular environments.
- Illustrative examples for 7.2.A.3: Sickle cell anemia; DDT resistance in insects

Learning Objective 7.2.B: Explain how variation in molecules within cells connects to the fitness of an organism.

7.2.B.1 Variation in the number and types of molecules within cells can provide populations a greater ability to survive and reproduce in different environments.

Русский

Пронизывающая идея (BIG IDEA 1 — Эволюция): Процесс эволюции определяет разнообразие и единство жизни.

Цель обучения 7.2.A: Описать важность фенотипической изменчивости в популяции.

7.2.A.1 Естественный отбор действует на фенотипическую изменчивость в популяциях.
7.2.A.2 Среда меняется и оказывает селекционное давление на популяции.
- Иллюстративные примеры для 7.2.A.2: Время цветения в связи с глобальным изменением климата
7.2.A.3 Некоторые фенотипические вариации могут увеличивать или уменьшать приспособленность организма в определенных средах обитания.
- Иллюстративные примеры для 7.2.A.3: Серповидноклеточная анемия; устойчивость насекомых к ДДТ

Цель обучения 7.2.B: Объяснить, как изменчивость молекул внутри клеток связана с приспособленностью организма.

7.2.B.1 Изменчивость количества и типов молекул внутри клеток может обеспечить популяциям большую способность к выживанию и размножению в разных средах.

Source: College Board AP Course and Exam Description · ⁨Источник: Описание курса и экзамена College Board AP⁩

English

Selection acts on variation 变异. Fitness 适合度 means reproductive success, not strength. Selection comes in modes: directional (favors one extreme), stabilizing (favors the average), and disruptive (favors both extremes). The environment does the "selecting," so a trait that helps in one setting may not in another. Well-suited traits are adaptations 适应.

Русский

Тёмная форма бабочки пяденицы (carbonaria) — индустриальный меланизм является классическим примером естественного отбора — Попутная моль тёмная форма (carbonaria) — индустриальный меланизм является классическим случаем изучения естественного отбора

Отбор действует на вариабельность. Приспособленность означает репродуктивный успех, а не силу. Отбор бывает разных типов: направленный (благоприятствует одному экстремуму), стабилизирующий (благоприятствует среднему значению) и разрывающий (благоприятствует обоим экстремумам). Среда «выбирает», поэтому признак, помогающий в одной обстановке, может не помогать в другой. Хорошо подходящие признаки называются адаптациями.

Стабилизирующий, направленный и движущий отбор — Стабилизирующий, направленный и разрывающий отбор

Explore · ⁨Исследовать⁩

Watch selection shift a population · ⁨Наблюдайте, как отбор изменяет популяцию⁩

Natural selection: individuals better suited to the environment survive and reproduce more, so helpful traits spread. Change the environment and watch the population adapt. · ⁨Естественный отбор: особи, лучше приспособленные к среде, выживают и воспроизводятся чаще, поэтому полезные признаки распространяются. Измените среду и посмотрите, как адаптируется популяция.⁩

7.3

Artificial Selection · ⁨Искусственный отбор⁩

Syllabus · ⁨Программа⁩

English

Enduring Understanding (BIG IDEA 1 — Evolution): The process of evolution drives the diversity and unity of life.

Learning Objective 7.3.A: Explain how humans can affect diversity within a population.

7.3.A.1 Through artificial selection, humans affect variation in other species.

Русский

Пронизывающая идея (BIG IDEA 1 — Эволюция): Процесс эволюции определяет разнообразие и единство жизни.

Цель обучения 7.3.A: Объяснить, как человек может влиять на разнообразие внутри популяции.

7.3.A.1 Посредством искусственного отбора человек изменяет изменчивость у других видов.

Source: College Board AP Course and Exam Description · ⁨Источник: Описание курса и экзамена College Board AP⁩

English

In artificial selection 人工选择, humans – not nature – choose which individuals breed, selecting for desired traits (crops, livestock, dogs). It works the same way as natural selection and, being fast and visible, is strong evidence that selection can reshape populations.

Русский

При искусственном отборе люди — а не природа — выбирают, какие особи будут размножаться, выбирая желательные признаки (культуры, домашний скот, собаки). Это работает так же, как и естественный отбор, и, будучи быстрым и заметным, служит убедительным доказательством того, что отбор может переформировать популяцию.

Селективное разведение делает желаемый признак более распространенным на протяжении поколений — Селективное разведение делает желаемый признак более распространенным из поколения в поколение

7.4

Population Genetics · ⁨Популяционная генетика⁩

Syllabus · ⁨Программа⁩

English

Enduring Understanding (BIG IDEA 1 — Evolution): The process of evolution drives the diversity and unity of life.

Learning Objective 7.4.A: Explain how random occurrences affect the genetic makeup of a population.

7.4.A.1 Evolution is also driven by random occurrences.
- i. Mutation is a random process that adds new genetic variation to a population.
- ii. Genetic drift is a change in allele frequencies attributable to a nonselective process occurring in small populations.
- iii. The bottleneck effect is a type of genetic drift that occurs when a population size is reduced to a small number of individuals for at least one generation.
- iv. The founder effect is a type of genetic drift that occurs when a population is separated from other members of the population. The frequency of genes and traits will shift based on the genes in this new founder population.
- v. Migration can result in gene flow (the addition or removal of alleles from a population).

Learning Objective 7.4.B: Describe the role of random processes in the evolution of specific populations.

7.4.B.1 Random processes can lead to changes in allele frequencies in a population.
- i. Mutations result in genetic variation, which provides phenotypes on which natural selection acts.
- ii. Genetic drift can allow a small population to diverge from other populations of the same species.
- iii. Gene flow between two populations prevents them from diverging into separate species.

Learning Objective 7.4.C: Describe the change in the genetic makeup of a population over time.

7.4.C.1 Changes in allele frequencies provide evidence for the occurrence of evolution in a population.

Русский

Пронизывающая идея (BIG IDEA 1 — Эволюция): Процесс эволюции определяет разнообразие и единство жизни.

Цель обучения 7.4.A: Объяснить, как случайные события влияют на генетический состав популяции.

7.4.A.1 Эволюция также движется случайными процессами.
- i. Мутация — это случайный процесс, который добавляет новую генетическую изменчивость в популяцию.
- ii. Генетический дрейф — это изменение частот аллелей, обусловленное неселективным процессом, происходящим в малых популяциях.
- iii. Эффект бутылочного горлышка — это тип генетического дрейфа, возникающий, когда размер популяции сокращается до малого числа особей хотя бы на одно поколение.
- iv. Эффект основателя — это тип генетического дрейфа, возникающий, когда часть популяции отделяется от остальных ее членов. Частота генов и признаков изменится в зависимости от генов этой новой популяции-основательницы.
- v. Миграция может привести к потоку генов (добавлению или удалению аллелей из популяции).

Цель обучения 7.4.B: Описать роль случайных процессов в эволюции конкретных популяций.

7.4.B.1 Случайные процессы могут приводить к изменению частот аллелей в популяции.
- i. Мутации приводят к генетической изменчивости, которая обеспечивает фенотипы, на которые действует естественный отбор.
- ii. Генетический дрейф может позволить малой популяции дивергировать от других популяций того же вида.
- iii. Поток генов между двумя популяциями предотвращает их дивергенцию в отдельные виды.

Цель обучения 7.4.C: Описать изменение генетического состава популяции со временем.

7.4.C.1 Изменения частот аллелей служат доказательством процесса эволюции в популяции.

Source: College Board AP Course and Exam Description · ⁨Источник: Описание курса и экзамена College Board AP⁩

English

Population genetics 群体遗传学 studies the pool of alleles in a population. Evolution is a change in allele frequencies 等位基因频率 over time. Besides natural selection, allele frequencies change through mutation (new alleles), gene flow 基因流 (migration), and genetic drift 遗传漂变 (random change, strongest in small populations – the bottleneck and founder effects).

Русский

Популяционная генетика изучает пул аллелей в популяции. Эволюция — это изменение частот аллелей со временем. Помимо естественного отбора, частоты аллелей изменяются через мутацию (новые аллели), поток генов (миграцию) и генетический дрейф (случайные изменения, наиболее сильные в малых популяциях — эффекты бутылочного горлышка и основателя).

Генетический бутылочный горлышко снижает генетическое разнообразие — Бутылочное горлышко популяции снижает генетическое разнообразие

7.5

Hardy-Weinberg Equilibrium · ⁨Равновесие Харди–Вайнберга⁩

Syllabus · ⁨Программа⁩

English

Enduring Understanding (BIG IDEA 1 — Evolution): The process of evolution drives the diversity and unity of life.

Learning Objective 7.5.A: Describe the conditions under which allele and genotype frequencies will change in populations.

7.5.A.1 The Hardy–Weinberg Equilibrium is a model for describing and predicting allele frequencies in a non-evolving population. Conditions for a population or an allele to be in Hardy–Weinberg equilibrium are:
- i. A large population size
- ii. No migration
- iii. No new mutations
- iv. Random mating
- v. No natural selection
These conditions are never met, but they provide a valuable null hypothesis.
7.5.A.2 Allele frequencies in a nonevolving population can be calculated from genotype frequencies.
- Equation: Hardy–Weinberg Equation— $p^2 + 2pq + q^2 = 1$; $p + q = 1$, where: $p$ = frequency of allele 1 in the population; $q$ = frequency of allele 2 in the population
- Illustrative examples for 7.5.A.2: Graphic analysis of allele frequencies in a population

Русский

Пронизывающая идея (BIG IDEA 1 — Эволюция): Процесс эволюции определяет разнообразие и единство жизни.

Цель обучения 7.5.A: Описать условия, при которых частоты аллелей и генотипов будут меняться в популяциях.

7.5.A.1 Равновесие Харди–Вайнберга — это модель для описания и прогнозирования частот аллелей в неэволюционирующей популяции. Условия для того, чтобы популяция или аллель находились в равновесии Харди–Вайнберга:
- i. Большой размер популяции
- ii. Отсутствие миграции
- iii. Отсутствие новых мутаций
- iv. Случайное скрещивание
- v. Отсутствие естественного отбора
Эти условия никогда не выполняются полностью, но они представляют ценную нулевую гипотезу.
7.5.A.2 Частоты аллелей в неэволюционирующей популяции можно рассчитать по частотам генотипов.
- Уравнение: Уравнение Харди–Вайнберга— $p^2 + 2pq + q^2 = 1$; $p + q = 1$, где: $p$ = частота аллеля 1 в популяции; $q$ = частота аллеля 2 в популяции
- Иллюстративные примеры для 7.5.A.2: Графический анализ частот аллелей в популяции

Source: College Board AP Course and Exam Description · ⁨Источник: Описание курса и экзамена College Board AP⁩

English

The Hardy–Weinberg 哈迪-温伯格 model gives the allele and genotype frequencies expected when a population is not evolving. With allele frequencies $p$ and $q$ ($p+q=1$):

$$p^2 + 2pq + q^2 = 1,$$

where $p^2$ and $q^2$ are the homozygotes and $2pq$ the heterozygotes. It holds only under five conditions (no selection, no mutation, no migration, random mating, large population); when real data differ from the prediction, the population is evolving.

Worked example. In a population, $16\%$ of individuals show the recessive phenotype, so $q^2=0.16$ and $q=\sqrt{0.16}=0.4$. Then $p=1-q=0.6$. The predicted carrier frequency (heterozygotes) is $2pq=2(0.6)(0.4)=0.48$, i.e. $48\%$, and the homozygous dominants are $p^2=0.6^2=0.36$, i.e. $36\%$. As a check, $0.36+0.48+0.16=1$. This is the standard route: recessive phenotype $\to q^2\to q\to p\to$ everything else.

Русский

Модель Харди–Вайнберга дает частоты аллелей и генотипов, ожидаемые при неэволюционирующей популяции. При частотах аллелей $p$ и $q$ ($p+q=1$):

$$p^2 + 2pq + q^2 = 1,$$

где $p^2$ и $q^2$ — гомозиготы, а $2pq$ — гетерозиготы. Оно справедливо только при пяти условиях (нет отбора, нет мутаций, нет миграции, случайное скрещивание, большая популяция); когда реальные данные отличаются от прогноза, популяция эволюционирует.

Разобранное решение. В популяции $16\%$ особей имеют рецессивный фенотип, следовательно, $q^2=0.16$ и $q=\sqrt{0.16}=0.4$. Затем $p=1-q=0.6$. Предсказываемая частота носителей (гетерозигот) составляет $2pq=2(0.6)(0.4)=0.48$, т.е. $48\%$, а гомозиготные доминантные особи — $p^2=0.6^2=0.36$, т.е. $36\%$. Для проверки: $0.36+0.48+0.16=1$. Это стандартный подход: от рецессивного фенотипа $\to q^2\to q\to p\to$ к остальным.

Харди–Вайнберг: частоты аллелей p и q дают частоты генотипов p², 2pq, q²

Explore · ⁨Исследовать⁩

Allele frequencies across a cross · ⁨Частоты аллелей при скрещивании⁩

Hardy-Weinberg predicts genotype frequencies ($p^2+2pq+q^2$) in a population that isn't evolving. A Punnett square shows the same allele combining at the population scale. · ⁨Харди-Вайнберг предсказывает частоты генотипов ($p^2+2pq+q^2$) в популяции, которая не эволюционирует. Клетка Пеннета показывает то же самое комбинирование аллелей на уровне популяции.⁩

7.6

Evidence of Evolution · ⁨Доказательства эволюции⁩

Syllabus · ⁨Программа⁩

English

Enduring Understanding (BIG IDEA 1 — Evolution): The process of evolution drives the diversity and unity of life.

Learning Objective 7.6.A: Describe the types of data that provide evidence for evolution.

7.6.A.1 Evolution is supported by scientific evidence from many disciplines (geographical, geological, physical, biochemical, and mathematical data).

Learning Objective 7.6.B: Explain how morphological, biochemical, and geological data provide evidence that organisms have changed over time.

7.6.B.1 Molecular, morphological, and genetic evidence from extant and extinct organisms adds to our understanding of evolution.
- i. Fossils can be dated by a variety of methods. These include 1) the age of the rocks where a fossil is found; 2) the rate of decay of isotopes including carbon-14; and 3) geographical data.
- ii. Morphological homologies, including vestigial structures, provide evidence of common ancestry.
7.6.B.2 A comparison of DNA nucleotide sequences and protein amino acid sequences provides evidence for evolution and common ancestry.

Русский

Пронизывающая идея (BIG IDEA 1 — Эволюция): Процесс эволюции определяет разнообразие и единство жизни.

Цель обучения 7.6.A: Описать типы данных, которые служат доказательствами эволюции.

7.6.A.1 Эволюция подтверждается научными данными из множества дисциплин (географические, геологические, физические, биохимические и математические данные).

Цель обучения 7.6.B: Объяснить, как морфологические, биохимические и геологические данные свидетельствуют о том, что организмы изменялись со временем.

7.6.B.1 Молекулярные, морфологические и генетические данные современных и вымерших организмов дополняют наше понимание эволюции.
- **i.**化石可以通过多种方法进行定年。这些方法包括：1）化石所在岩石的年龄；2）同位素（包括碳-14）的衰变率；以及3）地理数据。
- ii. Морфологические гомологии, включая рудиментарные органы, являются доказательством общего происхождения.
7.6.B.2 Сравнение нуклеотидных последовательностей ДНК и аминокислотных последовательностей белков предоставляет доказательства эволюции и общего происхождения.

Source: College Board AP Course and Exam Description · ⁨Источник: Описание курса и экзамена College Board AP⁩

English

Multiple independent lines support evolution: the fossil record 化石记录, homologous structures 同源结构 (shared anatomy from common ancestry), vestigial structures 痕迹器官, shared embryology, and molecular evidence – the near-universal genetic code and matching DNA/protein sequences.

Русский

Ископаемое археоптерикса: перья плюс рептильные признаки — доказательство общего предка

Множество независимых линий доказывают эволюцию: палеонтологическая история, гомологичные структуры (общая анатомия от общего предка), рудиментарные органы, общая эмбриология и молекулярные данные — почти универсальный генетический код и совпадающие последовательности ДНК/белков.

7.7

Common Ancestry · ⁨Общий предок⁩

Syllabus · ⁨Программа⁩

English

Enduring Understanding (BIG IDEA 1 — Evolution): The process of evolution drives the diversity and unity of life.

Learning Objective 7.7.A: Describe structural and functional evidence on cellular and molecular levels that provides evidence for the common ancestry of all eukaryotes.

7.7.A.1 Structural and functional evidence indicates common ancestry of all eukaryotes. This evidence includes:
- i. Membrane-bound organelles
- ii. Linear chromosomes
- iii. Genes that contain introns

Русский

Пронизывающая идея (BIG IDEA 1 — Эволюция): Процесс эволюции определяет разнообразие и единство жизни.

Цель обучения 7.7.A: Описать структурное и функциональное доказательство на клеточном и молекулярном уровнях, подтверждающее общее происхождение всех эукариот.

7.7.A.1 Структурное и функциональное доказательство указывает на общее происхождение всех эукариот. Это доказательство включает:
- i. Мембранные органоиды
- ii. Линейные хромосомы
- iii. Гены, содержащие интроны

Source: College Board AP Course and Exam Description · ⁨Источник: Описание курса и экзамена College Board AP⁩

English

All life shares a common ancestor 共同祖先, shown by universal features: the same DNA/RNA machinery, the same genetic code, ribosomes, and core metabolic pathways in all organisms. The more features and sequences two species share, the more recently they diverged.

Русский

Вся жизнь имеет общего предка, что подтверждается универсальными чертами: одинаковым аппаратом ДНК/РНК, единым генетическим кодом, рибосомами и основными метаболическими путями во всех организмах. Чем больше общих черт и последовательностей у двух видов, тем позже они разделились.

Археоптерикс: переходные ископаемые связывают крупные группы и подтверждают общее происхождение

7.8

Continuing Evolution · ⁨Эволюция продолжается⁩

Syllabus · ⁨Программа⁩

English

Enduring Understanding (BIG IDEA 1 — Evolution): The process of evolution drives the diversity and unity of life.

Learning Objective 7.8.A: Explain how evolution is an ongoing process in all living organisms.

7.8.A.1 All species have evolved and continue to evolve. Examples include:
- i. Genomic changes over time
- ii. Continuous change in the fossil record
- iii. Evolution of resistance to antibiotics, pesticides, herbicides, or chemotherapy drugs
- iv. Pathogens evolving and causing emergent diseases

Русский

Пронизывающая идея (BIG IDEA 1 — Эволюция): Процесс эволюции определяет разнообразие и единство жизни.

Цель обучения 7.8.A: Объяснить, почему эволюция является непрерывным процессом во всех живых организмах.

7.8.A.1 Все виды эволюционировали и продолжают эволюционировать. Примеры включают:
- i. Изменения генома со временем
- ii. Непрерывные изменения в палеонтологической летописи
- iii. Эволюция устойчивости к антибиотикам, пестицидам, гербицидам или химиотерапевтическим препаратам
- iv. Эволюция патогенов и появление новых заболеваний

Source: College Board AP Course and Exam Description · ⁨Источник: Описание курса и экзамена College Board AP⁩

English

Evolution is ongoing and observable: antibiotic-resistant bacteria, pesticide-resistant insects, and rapid changes in fast-breeding species. Because environments keep changing, selection keeps acting – evolution has no endpoint.

Русский

Тест на чувствительность к антибиотикам: прозрачные зоны показывают, какие антибиотики убивают бактерии

Эволюция непрерывна и наблюдаема: устойчивые к антибиотикам бактерии, устойчивые к пестицидам насекомые и быстрые изменения у видов с коротким поколением. Поскольку среды постоянно меняются, естественный отбор продолжает действовать — эволюция не имеет конца.

Как устойчивость к антибиотикам распространяется в популяции через естественный отбор

7.9

Phylogeny · ⁨Филогения⁩

Syllabus · ⁨Программа⁩

English

Enduring Understanding (BIG IDEA 1 — Evolution): The process of evolution drives the diversity and unity of life.

Learning Objective 7.9.A: Describe the types of evidence that can be used to infer an evolutionary relationship.

7.9.A.1 Phylogenetic trees and cladograms show hypothetical evolutionary relationships among lineages that can be tested.
7.9.A.2 Phylogenetic trees show the amount of change over time calibrated by fossils or a molecular clock, whereas cladograms do not show time scale or the evolutionary difference between groups.
7.9.A.3 Traits that are either gained or lost during evolution can be used to construct phylogenetic trees and cladograms. The out-group represents the lineage that is least closely related to the remainder of the organisms in the phylogenetic tree or cladogram.
- i. Shared derived characters can be present in more than one lineage and indicate common ancestry. These are informative for the construction of phylogenetic trees and cladograms.
- ii. Molecular data typically provide more accurate and reliable evidence than morphological traits in the construction of phylogenetic trees or cladograms.

Learning Objective 7.9.B: Explain how phylogenetic trees and cladograms can be used to infer evolutionary relatedness.

7.9.B.1 Phylogenetic trees and cladograms can be used to illustrate speciation that has occurred. The nodes on a tree represent the most recent common ancestor of any two groups or lineages.
7.9.B.2 Phylogenetic trees and cladograms can be constructed from morphological similarities of living or fossil species and from DNA and protein sequence similarities.
7.9.B.3 Phylogenetic trees and cladograms represent hypotheses that are constantly being revised based on evidence.

Русский

Пронизывающая идея (BIG IDEA 1 — Эволюция): Процесс эволюции определяет разнообразие и единство жизни.

Цель обучения 7.9.A: Описать типы доказательств, которые могут быть использованы для вывода эволюционной связи.

7.9.A.1 Филогенетические деревья и кладограммы показывают гипотетические эволюционные связи между линиями развития, которые можно проверить.
7.9.A.2 Филогенетические деревья показывают количество изменений за время, откалиброванное с помощью ископаемых или молекулярных часов, тогда как кладограммы не отображают временную шкалу или эволюционную разницу между группами.
7.9.A.3 Признаки, приобретенные или утраченные в ходе эволюции, могут использоваться для построения филогенетических деревьев и кладограмм. Внешняя группа представляет собой линию развития, которая наименее тесно связана с остальными организмами в филогенетическом дереве или кладограмме.
- i. Общие производные признаки могут присутствовать в нескольких линиях развития и указывать на общее происхождение. Они полезны при построении филогенетических деревьев и кладограмм.
- ii. Молекулярные данные обычно предоставляют более точные и надежные доказательства при построении филогенетических деревьев или кладограмм, чем морфологические признаки.

Цель обучения 7.9.B: Объяснить, как филогенетические деревья и кладограммы могут быть использованы для вывода степени эволюционной близости.

7.9.B.1 Филогенетические деревья и кладограммы могут использоваться для иллюстрации видообразования, которое произошло. Узлы на дереве представляют последнего общего предка любых двух групп или линий развития.
7.9.B.2 Филогенетические деревья и кладограммы могут быть построены на основе морфологического сходства живых или ископаемых видов, а также сходства последовательностей ДНК и белков.
7.9.B.3 Филогенетические деревья и кладограммы представляют собой гипотезы, которые постоянно пересматриваются на основании новых данных.

Source: College Board AP Course and Exam Description · ⁨Источник: Описание курса и экзамена College Board AP⁩

English

A phylogenetic tree 系统发育树 (cladogram) diagrams evolutionary relationships, with branch points marking common ancestors and shared derived traits grouping related species. Trees are hypotheses, revised as new (especially molecular) data arrive.

Русский

Филогенетическое дерево (кладограмма) иллюстрирует эволюционные связи, где узлы ветвления обозначают общих предков, а общие производные признаки группируют родственные виды. Деревья являются гипотезами, которые уточняются при поступлении новых (особенно молекулярных) данных.

Древо жизни: филогения объединяет организмы по общему происхождению от единого источника

7.10

Speciation · ⁨Видообразование⁩

Syllabus · ⁨Программа⁩

English

Enduring Understanding (BIG IDEA 1 — Evolution): The process of evolution drives the diversity and unity of life.

Learning Objective 7.10.A: Describe the conditions under which new species may arise.

7.10.A.1 Speciation occurs when two populations become reproductively isolated from each other.
7.10.A.2 The biological species concept provides a commonly used definition of a species for sexually reproducing organisms. It states that species can be defined as a group capable of interbreeding and exchanging genetic information to produce viable, fertile offspring.

Learning Objective 7.10.B: Describe the rate of evolution and speciation under different ecological conditions.

7.10.B.1 Punctuated equilibrium is when evolution occurs rapidly after a long period of stasis. Gradualism is when evolution occurs slowly over hundreds of thousands or millions of years.
7.10.B.2 Divergent evolution occurs when adaptation to new habitats results in phenotypic diversification. Speciation rates can be especially rapid during times of adaptive radiation as new habitats become available.
7.10.B.3 Convergent evolution occurs when similar selective pressures result in similar phenotypic adaptations in different populations or species.

Learning Objective 7.10.C: Explain the processes and mechanisms that drive speciation.

7.10.C.1 Sympatric speciation occurs in populations with geographic overlap. Allopatric speciation occurs in populations that are geographically isolated.
7.10.C.2 Various pre-zygotic and post-zygotic mechanisms can maintain reproductive isolation and prevent gene flow between populations.
Illustrative examples for 7.10.C: Hawaiian Drosophila; Caribbean Anolis; Apple maggot Rhagoletis

Русский

Пронизывающая идея (BIG IDEA 1 — Эволюция): Процесс эволюции определяет разнообразие и единство жизни.

Цель обучения 7.10.A: Описать условия, при которых могут возникать новые виды.

7.10.A.1 Видообразование происходит, когда две популяции становятся репродуктивно изолированными друг от друга.
7.10.A.2 Биологическая концепция вида предоставляет обычно используемое определение вида для организмов, размножающихся половым путем. Она гласит, что вид можно определить как группу, способную к межвидовому скрещиванию и обмену генетической информацией для производства жизнеспособного, плодородного потомства.

Цель обучения 7.10.B: Описать скорость эволюции и видообразования в различных экологических условиях.

7.10.B.1 Пунктуационное равновесие — это состояние, когда эволюция происходит быстро после длительного периода стагнации. Градуализм — это состояние, когда эволюция происходит медленно на протяжении сотен тысяч или миллионов лет.
7.10.B.2 Дивергентная эволюция происходит, когда адаптация к новым средам обитания приводит к фенотипической диверсификации. Скорость видообразования может быть особенно высокой во времена адаптивной радиации, когда становятся доступными новые среды обитания.
7.10.B.3 Конвергентная эволюция происходит, когда аналогичные seleктивные давления приводят к схожим фенотипическим адаптациям в разных популяциях или видах.

Цель обучения 7.10.C: Объяснить процессы и механизмы, движущие видообразованием.

7.10.C.1 Симпатрическое видообразование происходит в популяциях с географическим перекрытием. Аллопатрическое видообразование происходит в популяциях, которые географически изолированы.
7.10.C.2 Различные пре-зиготические и пост-зиготические механизмы могут поддерживать репродуктивную изоляцию и препятствовать потоку генов между популяциями.
Иллюстративные примеры для 7.10.C: Гавайские Drosophila; Карибские Anolis; Яблочная муха Rhagoletis

Source: College Board AP Course and Exam Description · ⁨Источник: Описание курса и экзамена College Board AP⁩

English

Speciation 物种形成 is the origin of new species, usually when populations become reproductively isolated 生殖隔离 and diverge. Allopatric speciation follows a geographic split; sympatric speciation happens without one. Once populations can no longer interbreed, they are separate species.

Русский

Видообразование — это возникновение новых видов, обычно occurring когда популяции становятся репродуктивно изолированными и расходятся. Алопатрическое видообразование следует за географическим разделением; симпатрическое видообразование происходит без него. Как только популяции больше не могут скрещиваться, они считаются отдельными видами.

Алопатрическое и симпатрическое видообразование

Vocabulary · ⁨Словарь⁩ Train · ⁨Тренировать⁩

English	Русский
Speciation/ˌspiːʃɪˈeɪʃn/	Видообразование
reproductively isolated/rɪprəˈdʌktɪvli ˈaɪsəleɪtɪd/	репродуктивно изолированными
diversity/daɪˈvɜːsɪti/	разнообразие
endosymbiosis/ˌendəʊˌsɪmbaɪˈəʊsɪs/	эндосимбиоз

7.11

Variations in Populations · ⁨Вариации в популяциях⁩

Syllabus · ⁨Программа⁩

English

Enduring Understanding (BIG IDEA 4 — Systems Interactions): Biological systems interact, and these systems and their interactions exhibit complex properties.

Learning Objective 7.11.A: Explain how the genetic diversity of a species or population affects its ability to withstand environmental pressures.

7.11.A.1 The level of variation in a population affects population dynamics.
- i. The ability of a population to respond to changes in the environment is influenced by genetic diversity. Species and populations with little genetic diversity are at risk of decline or extinction.
- ii. Genetically diverse populations are more resilient to environmental perturbation because they are more likely to contain individuals that can withstand the environmental pressure.
- iii. Alleles that are adaptive in one environmental condition may be deleterious in another because of different selective pressures.
- Illustrative examples for 7.11.A.1: California condors; Black-footed ferrets; Prairie chickens; Potato blight; Corn rust; Genetic diversity and selective pressures; Antibiotic resistance in bacteria (not all individuals in a diverse population are susceptible to a disease outbreak)

Русский

Устойчивое понимание (БОЛЬШАЯ ИДЕЯ 4 — Взаимодействие систем): Биологические системы взаимодействуют, и эти системы, а также их взаимодействия обладают сложными свойствами.

Цель обучения 7.11.A: Объяснить, как генетическое разнообразие вида или популяции влияет на его способность противостоять давлению окружающей среды.

7.11.A.1 Уровень изменчивости в популяции влияет на её динамику.
- i. Способность популяции реагировать на изменения среды зависит от генетического разнообразия. Виды и популяции с низким генетическим разнообразием подвержены риску сокращения численности или вымирания.
- ii. Генетически разнообразные популяции более устойчивы к внешним воздействиям, так как в них выше вероятность наличия особей, способных переносить стрессовые условия.
- iii. Аллели, являющиеся адаптивными в одних условиях окружающей среды, могут быть вредными в других из-за различных селекционных давлений.
- Иллюстративные примеры для 7.11.A.1: Калифорнийский кондор; хорьки черномордые; прерийные цыплята; фитофтороз картофеля; ржавчина кукурузы; генетическое разнообразие и селекционные давления; устойчивость бактерий к антибиотикам (не все особи в разнообразной популяции восприимчивы к вспышке заболевания)

Source: College Board AP Course and Exam Description · ⁨Источник: Описание курса и экзамена College Board AP⁩

English

Genetic diversity 多样性 helps a population survive change – if conditions shift, some variants may already be suited to them. Low diversity (as in an endangered species) leaves a population vulnerable. Variation arises from mutation and the reshuffling of meiosis and sexual reproduction.

Русский

Генетическое разнообразие помогает популяции выживать при изменениях — если условия изменятся, некоторые варианты могут уже быть адаптированы к ним. Низкое разнообразие (как у исчезающих видов) делает популяцию уязвимой.Variation возникает из мутаций и перекомбинации при мейозе и половом размножении.

Непрерывная и дискретная изменчивость

Vocabulary · ⁨Словарь⁩ Train · ⁨Тренировать⁩

English	Русский
variation/ˌveərɪˈeɪʃn/	вариация
Fitness/ˈfɪtnəs/	пригодность
adaptations/ˌædæpˈteɪʃnz/	адаптации
artificial selection/ˌɑːtɪˈfɪʃl sɪˈlekʃn/	искусственный отбор
Population genetics/ˌpɒpjʊˈleɪʃn dʒɪˈnetɪks/	популяционная генетика
allele frequencies/əˈliːl ˈfriːkwənsiz/	частоты аллелей
gene flow/dʒiːn fləʊ/	поток генов
genetic drift/dʒɪˈnetɪk drɪft/	генетический дрейф
Hardy–Weinberg/ˈhɑːdi ˈwaɪnbɜːɡ/	Гарди–Вайнберга
fossil record/ˈfɒsl ˈrekɔːd/	палеонтологическая запись
homologous structures/həˈmɒləɡəs ˈstrʌktʃəz/	гомологичных структур
vestigial structures/ˈvestɪdʒl ˈstrʌktʃəz/	рудименты
common ancestor/ˈkɒmən ˈænsestə/	общий предок
phylogenetic tree/ˌfaɪləʊdʒˈnetɪk triː/	филогенетическое дерево

7.12

Origins of Life on Earth · ⁨Происхождение жизни на Земле⁩

Syllabus · ⁨Программа⁩

English

Enduring Understanding (BIG IDEA 4 — Systems Interactions): Biological systems interact, and these systems and their interactions exhibit complex properties.

Learning Objective 7.12.A: Describe the scientific evidence that supports models of the origin of life on Earth.

7.12.A.1 The origin of life on Earth is supported by scientific evidence.
- i. Geological evidence reinforces models of the origin of life on Earth.
- ii. Earth formed approximately 4.6 billion years ago (bya). The environment was too hostile for life until about 3.9 bya, and the earliest fossil evidence for life dates to 3.5 bya. Taken together, this evidence provides a plausible range of dates for the origin of life.
7.12.A.2 The RNA world hypothesis proposes that RNA could have been the earliest genetic material. There are three assumptions:
- i. At some point in time, genetic continuity was assured by the replication of RNA.
- ii. Base-pairing is necessary for replication.
- iii. Genetically encoded proteins were not involved as catalysts.

Русский

Устойчивое понимание (БОЛЬШАЯ ИДЕЯ 4 — Взаимодействие систем): Биологические системы взаимодействуют, и эти системы, а также их взаимодействия обладают сложными свойствами.

Цель обучения 7.12.A: Описать научные доказательства, подтверждающие модели происхождения жизни на Земле.

7.12.A.1 Происхождение жизни на Земле подтверждается научными данными.
- i. Геологические данные подтверждают модели происхождения жизни на Земле.
- ii. Земля образовалась примерно 4,6 миллиарда лет назад (млн л. н.). Среда была слишком непригодной для жизни до ~3,9 млн л. н., а самые ранние ископаемые свидетельства жизни относятся к 3,5 млн л. н. Совокупность этих данных дает обоснованный диапазон дат для возникновения жизни.
7.12.A.2 Гипотеза «РНК-мира» предполагает, что РНК могла быть earliest генетическим материалом. Существуют три предпосылки:
- i. В какой-то момент времени генетическая непрерывность обеспечивалась репликацией РНК.
- ii. Комбинирование оснований необходимо для репликации.
- iii. Генетически кодируемые белки не участвовали в качестве катализаторов.

Source: College Board AP Course and Exam Description · ⁨Источник: Описание курса и экзамена College Board AP⁩

English

Evidence suggests early Earth's conditions could form simple organic molecules (the Miller–Urey type experiments), which assembled into polymers, then self-replicating RNA (the "RNA world"), and eventually membrane-bound cells. The first cells were prokaryotes; eukaryotes arose later through endosymbiosis 内共生.

Русский

Доказательства указывают на то, что ранние условия Земли могли способствовать образованию простых органических молекул (эксперименты Миллера–Юрея), которые затем собирались в полимеры, самокопирующееся РНК («мир РНК») и, наконец, мембранные клетки. Первые клетки были прокариотами; эукариоты появились позже благодаря эндосимбиозу.

Строматолиты: слоистые микробные маты — одни из самых древних доказательств жизни на Земле

Гидротермальный источник: горячая химически богатая вода могла обеспечивать ранний метаболизм при возникновении жизни

7.12

Exam tips · ⁨Советы для экзамена⁩

English

State natural selection cleanly: variation → differential survival and reproduction → helpful traits become common.
Fitness = reproductive success, not strength or health.
Evolution is a change in allele frequencies in a population — individuals do not evolve.
Use Hardy–Weinberg ($p^2+2pq+q^2=1$): start from the recessive phenotype $q^2\to q\to p$.
Cite independent evidence (fossils, homologous structures, DNA) and explain speciation via reproductive isolation.

Русский

Четко сформулируйте естественный отбор: вариация → дифференциальное выживание и размножение → полезные признаки становятся распространенными.
Приспособленность = репродуктивный успех, а не сила или здоровье.
Эволюция — это изменение частот аллелей в популяции; индивиды не эволюционируют.
Используйте закон Харди–Вайнберга ($p^2+2pq+q^2=1$): начните с рецессивного фенотипа $q^2\to q\to p$.
Приводите независимые доказательства (ископаемые, гомологичные структуры, ДНК) и объясняйте видообразование через репродуктивную изоляцию.

Interactive lessons on this topic · ⁨Интерактивные уроки по этой теме⁩

Work through it step by step, with instant-check exercises. · ⁨Пройдите его шаг за шагом с упражнениями мгновенной проверки.⁩

Past Papers · ⁨Архив экзаменационных работ⁩

More topics in AP Biology · ⁨AP Биология⁩ · ⁨Больше тем в AP Biology · ⁨AP Биология⁩⁩