Этот раздаточный материал охватывает выбранные темы SL для курса, впервые оцениваемого в 2025; он не является полным syllabus (учебной программой).
Предварительные знания: изменчивость и наследственность из D.1 и доказательства эволюции из A.4.1.
Примеры являются оригинальными и вымышленными: они не представляют собой реальные измерения или реальные студенческие исследования.
32.2
Естественный отбор
Что могло бы объяснить это наблюдение?
После нескольких сухих лет большинство растений в популяции имеют более глубокие корни, чем у их предков. Никто не выбирал это — как изменилась популяция?
Постройте модель
Естественный отбор требует трёх компонентов: в популяции существует наследственная вариативность; давление отбора заставляет некоторые варианты выживать и размножаться лучше других; и аллели успешных вариантов становятся более распространёнными в следующем поколении. С течением поколений признаки популяции смещаются.
Мутация может возникнуть до или во время воздействия фактора отбора; она не направлена потребностями организма. Отбор действует на имеющуюся наследственную изменчивость. С течением поколений частота аллеля в популяции может измениться.
естественный отбор: процесс, при котором наследственные варианты, соответствующие среде, оставляют больше потомства, изменяя частоты аллелей с течением поколений; вариативность: наследственные различия между особями популяции; давление отбора: фактор среды, влияющий на выживание или размножение; частота аллелей: доля одного аллеля среди всех копий данного гена в популяции.
Повторяющиеся засухи повышают частоту аллеля глубоких корней от 45% до 60%
Выберите доказательства для проверки гипотезы
Модель предсказывает направление изменений: после повторных засух следует измерить частоту аллеля глубоких корней в коллекциях сохранённых семян или датированных образцах — она должна возрасти. Если этого не происходит, объяснение ошибочно.
Корректный тест сравнивает ОДНУ И ТУ ЖЕ популяцию во времени или сопоставимые популяции через границу, чтобы миграция или различия выборки не могли имитировать сдвиг.
Работайте с известными величинами
Известно: до засухи 200 копий гена включают 90 копий аллеля глубоких корней; после нескольких поколений 120 из 200. Частота аллеля = количество копий аллеля / общее количество копий. До: 90/200 = 45%. После: 120/200 = 60%. Частота увеличилась на 15 процентных пункта — доказательство действия отбора в популяции.
Пример:
В новом поколении 140 из 200 копий несут аллель глубоких корней. Найдите частоту и изменение по сравнению с предыдущим поколением, используя ту же последовательность: известные величины → модель → соотношение → подстановка → единицы и интерпретация. (Ответ: 140/200 = 70%; изменение = 70% − 60% = +10 процентных пункта. Сумма частот двух аллелей одного гена равна 100%.)
Проверьте вывод и его границы применимости
Сдвиг частот указывает на связь признака с выживаемостью; доказательство механизма требует, чтобы вариативность была наследственной, а разница в выживаемости была зафиксирована. Генетический дрейф в малых популяциях может менять частоты без какого-либо отбора.
Предупреждение:
Утверждение, что организм developing полезную адаптацию в течение своей жизни, потому что ему она нужна, неверно: мутации случайны относительно потребности — аллели глубоких корней существовали ещё до засухи. Отбор лишь меняет, какие варианты оставляют больше потомства; индивиды не эволюционируют.
Ключевые моменты:
Естественный отбор: наследственная вариативность + давление отбора + дифференциальное размножение смещают частоты аллелей с течением поколений. Отслеживайте сдвиг, деля количество копий аллеля на общее число копий, и помните, что эволюционирует популяция, а не индивид.
Вычислить по частоте 0.4
Популяция из 100 растений имеет генотипы AA 36, Aa 48, aa 16.
Найти частоту a: (48 + 32) ÷ 200 = 0.4 — подсчитывайте аллели, а не особей.
Вычислить по частоте 0.29 после отбора
Засуха уничтожает все растения aa с мелкими корнями; выжившие 84 (AA 36 + Aa 48) размножаются одинаково.
Найти новую частоту a: 48 ÷ 168 ≈ 0.29 — отбор изменил пул аллелей, а не отдельные растения.
Вычислить по направлению сдвига
Следующее поколение выращивается только из семян выживших.
Укажите, какие аллели возрастают: a снижается к 0.29 и ниже; A возрастает — эволюционирует популяция, а не отдельные особи.
Исследовать
Selection changes the allele pool, not each plant's genotype
Count a alleles in 36 AA, 48 Aa and 16 aa plants. Compare the initial 80/200 = 40% with the drought survivors' 48/168 ≈ 28.57%. Vary the surviving subset to distinguish plant counts from allele frequencies and identify cases with no shift or no surviving pool.
