Sélection naturelle

AP Biologie · Topic 7 · ⁨Sujet 7⁩

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7.1

Introduction to Natural Selection · ⁨Introduction à la sélection naturelle⁩

Syllabus · ⁨Programme⁩

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.

Français

Compréhension durable (GRANDE IDÉE 1 — Évolution) : Le processus d'évolution motive la diversité et l'unité du vivant.

Objectif d'apprentissage 7.1.A : Décrire les causes de la sélection naturelle.

7.1.A.1 La sélection naturelle est un mécanisme majeur de l'évolution.
7.1.A.2 Selon la théorie de Darwin sur la sélection naturelle, la compétition pour des ressources limitées entraîne une survie inégale. Les individus possédant des phénotypes plus favorables ont plus de chances de survivre et de produire davantage de descendants, transmettant ainsi ces traits avantageux aux générations suivantes.

Objectif d'apprentissage 7.1.B : Expliquer comment la sélection naturelle affecte les populations.

7.1.B.1 La fitness évolutive se mesure par le succès reproductif.
7.1.B.2 Les environnements biotiques et abiotiques peuvent fluctuer, affectant le rythme et la direction de l'évolution. Différentes variations génétiques peuvent être sélectionnées à chaque génération.

Source: College Board AP Course and Exam Description · ⁨Source : Description du cours et de l'examen AP College Board⁩

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.

Français

L'évolution 进化 est un changement des caractères héréditaires d'une population au fil des générations. La sélection naturelle 自然选择 en est le principal moteur : les individus varient, certaines variations sont héréditaires, plus de descendants sont produits que ceux qui survivent, et ceux qui possèdent des traits mieux adaptés à l'environnement survivent et se reproduisent davantage. Avec le temps, les traits utiles deviennent plus fréquents.

Sélection naturelle : les mieux adaptés survivent, se reproduisent et transmettent leurs allèles

Vocabulary · ⁨Vocabulaire⁩ Train · ⁨Entrainer⁩

English · ⁨Anglais⁩	Chinese · ⁨Chinois⁩	Pinyin
Evolution/ɪvəˈluːʃn/	进化	jìn huà
Natural selection/ˈnætʃərəl sɪˈlekʃn/	自然选择	zì rán xuǎn zé

7.2

Natural Selection · ⁨Sélection naturelle⁩

Syllabus · ⁨Programme⁩

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.

Français

Compréhension durable (GRANDE IDÉE 1 — Évolution) : Le processus d'évolution motive la diversité et l'unité du vivant.

Objectif d'apprentissage 7.2.A : Décrire l'importance de la variation phénotypique dans une population.

7.2.A.1 La sélection naturelle agit sur les variations phénotypiques des populations.
7.2.A.2 Les environnements changent et exercent des pressions sélectives sur les populations.
- Exemples illustratifs pour 7.2.A.2 : Temps de floraison en relation avec le changement climatique mondial
7.2.A.3 Certaines variations phénotypiques peuvent augmenter ou diminuer la fitness d'un organisme dans des environnements particuliers.
- Exemples illustratifs pour 7.2.A.3 : Anémie falciforme ; Résistance au DDT chez les insectes

Objectif d'apprentissage 7.2.B : Expliquer comment la variation moléculaire au sein des cellules est liée à la fitness d'un organisme.

7.2.B.1 La variation du nombre et des types de molécules au sein des cellules peut conférer aux populations une plus grande capacité de survie et de reproduction dans différents environnements.

Source: College Board AP Course and Exam Description · ⁨Source : Description du cours et de l'examen AP College Board⁩

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.

Français

Forme sombre du papillon de nuit (carbonaria) — le mélanisme industriel est une étude de cas classique de sélection naturelle — Forme foncée du papillon Biston betularia (carbonaria) — le mélanisme industriel est une étude de cas classique de sélection naturelle

La sélection agit sur la variation 变异. La fitness 适合度 signifie le succès reproductif, pas la force physique. La sélection prend différentes formes : directionnelle (favorise un extrême), stabilisatrice (favorise la moyenne) et disruptive (favorise les deux extrêmes). C'est l'environnement qui « sélectionne », donc un trait utile dans un contexte peut ne pas l'être dans un autre. Les traits bien adaptés sont des adaptations 适应.

Sélection stabilisatrice, directionnelle et disruptive

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Observer la sélection déplacer une population

La sélection naturelle : les individus mieux adaptés à l'environnement survivent et se reproduisent davantage, de sorte que les traits utiles se propagent. Changez l'environnement et observez la population s'adapter.

Vocabulary · ⁨Vocabulaire⁩ Train · ⁨Entrainer⁩

English · ⁨Anglais⁩	Chinese · ⁨Chinois⁩	Pinyin
variation/ˌveərɪˈeɪʃn/	变异	biàn yì
Fitness/ˈfɪtnəs/	适合度	shì hé dù
adaptations/ˌædæpˈteɪʃnz/	适应	shì yìng
artificial selection/ˌɑːtɪˈfɪʃl sɪˈlekʃn/	人工选择	rén gōng xuǎn zé
Population genetics/ˌpɒpjʊˈleɪʃn dʒɪˈnetɪks/	群体遗传学	qún tǐ yí chuán xué
allele frequencies/əˈliːl ˈfriːkwənsiz/	等位基因频率	děng wèi jī yīn pín lǜ
gene flow/dʒiːn fləʊ/	基因流	jī yīn liú
genetic drift/dʒɪˈnetɪk drɪft/	遗传漂变	yí chuán piāo biàn

7.3

Artificial Selection · ⁨Sélection artificielle⁩

Syllabus · ⁨Programme⁩

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.

Français

Compréhension durable (GRANDE IDÉE 1 — Évolution) : Le processus d'évolution motive la diversité et l'unité du vivant.

Objectif d'apprentissage 7.3.A : Expliquer comment les humains peuvent influencer la diversité au sein d'une population.

7.3.A.1 Par la sélection artificielle, les humains affectent la variation chez d'autres espèces.

Source: College Board AP Course and Exam Description · ⁨Source : Description du cours et de l'examen AP College Board⁩

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.

Français

Dans la sélection artificielle 人工选择, ce sont les humains — et non la nature — qui choisissent quels individus se reproduisent, en sélectionnant des traits souhaités (cultures, élevage, chiens). Elle fonctionne de la même manière que la sélection naturelle et, étant rapide et visible, constitue une preuve solide que la sélection peut remodeler les populations.

La sélection artificielle rend une caractéristique souhaitée plus commune au fil des générations — La sélection dirigée rend une caractéristique souhaitable plus fréquente au fil des générations

7.4

Population Genetics · ⁨Génétique des populations⁩

Syllabus · ⁨Programme⁩

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.

Français

Compréhension durable (GRANDE IDÉE 1 — Évolution) : Le processus d'évolution motive la diversité et l'unité du vivant.

Objectif d'apprentissage 7.4.A : Expliquer comment les occurrences aléatoires affectent la composition génétique d'une population.

7.4.A.1 L'évolution est également pilotée par des occurrences aléatoires.
- i. La mutation est un processus aléatoire qui ajoute de nouvelles variations génétiques à une population.
- ii. La dérive génétique est un changement dans les fréquences alléliques attribuable à un processus non sélectif se produisant dans de petites populations.
- iii. L'effet de goulot d'étranglement est un type de dérive génétique qui se produit lorsque la taille d'une population est réduite à un petit nombre d'individus pendant au moins une génération.
- iv. L'effet fondateur est un type de dérive génétique qui se produit lorsqu'une population est séparée des autres membres de la population. La fréquence des gènes et des traits évoluera en fonction des gènes présents dans cette nouvelle population fondatrice.
- v. La migration peut entraîner un flux de gènes (l'ajout ou la suppression d'allèles dans une population).

Objectif d'apprentissage 7.4.B : Décrire le rôle des processus aléatoires dans l'évolution de populations spécifiques.

7.4.B.1 Les processus aléatoires peuvent entraîner des changements dans les fréquences alléliques d'une population.
- i. Les mutations résultent en une variation génétique, ce qui fournit des phénotypes sur lesquels agit la sélection naturelle.
- ii. La dérive génétique peut permettre à une petite population de diverger d'autres populations de la même espèce.
- iii. Le flux de gènes entre deux populations empêche leur divergence en espèces distinctes.

Objectif d'apprentissage 7.4.C : Décrire le changement dans la composition génétique d'une population au fil du temps.

7.4.C.1 Les changements dans les fréquences alléliques constituent une preuve de l'occurrence de l'évolution dans une population.

Source: College Board AP Course and Exam Description · ⁨Source : Description du cours et de l'examen AP College Board⁩

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).

Français

Génétique des populations 群体遗传学 étudie le pool d'allèles dans une population. L'évolution est un changement de fréquences alléliques 等位基因频率 au fil du temps. Outre la sélection naturelle, les fréquences alléliques changent par mutation (nouveaux allèles), flux génique 基因流 (migration) et dérive génétique 遗传漂变 (changement aléatoire, le plus fort chez les petites populations – effets goulot d'étranglement et fondateur).

Un goulot d'étranglement réduit la variabilité génétique

7.5

Hardy-Weinberg Equilibrium · ⁨Équilibre de Hardy-Weinberg⁩

Syllabus · ⁨Programme⁩

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

Français

Compréhension durable (GRANDE IDÉE 1 — Évolution) : Le processus d'évolution motive la diversité et l'unité du vivant.

Objectif d'apprentissage 7.5.A : Décrire les conditions sous lesquelles les fréquences alléliques et génotypiques changeront dans les populations.

7.5.A.1 L'équilibre de Hardy-Weinberg est un modèle servant à décrire et prédire les fréquences alléliques dans une population non évolutive. Les conditions pour qu'une population ou un allèle soit en équilibre de Hardy-Weinberg sont :
- i. Une grande taille de population
- ii. Aucune migration
- iii. Pas de nouvelles mutations
- iv. Mating aléatoire
- v. Pas de sélection naturelle

Ces conditions ne sont jamais toutes réunies, mais elles constituent une hypothèse nulle précieuse.

7.5.A.2 Les fréquences alléliques dans une population non évolutive peuvent être calculées à partir des fréquences génotypiques.
- Équation : Équation de Hardy–Weinberg— $p^2 + 2pq + q^2 = 1$; $p + q = 1$, où : $p$ = fréquence de l'allèle 1 dans la population ; $q$ = fréquence de l'allèle 2 dans la population
- Exemples illustratifs pour 7.5.A.2 : Analyse graphique des fréquences alléliques dans une population

Source: College Board AP Course and Exam Description · ⁨Source : Description du cours et de l'examen AP College Board⁩

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.

Français

Le modèle Hardy–Weinberg 哈迪-温伯格 donne les fréquences alléliques et génotypiques attendues quand une population ne s'évolue pas. Avec des fréquences alléliques $p$ et $q$ ($p+q=1$):

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

où $p^2$ et $q^2$ sont les homozygotes et $2pq$ les hétérozygotes. Il ne vaut que sous cinq conditions (pas de sélection, pas de mutation, pas de migration, accouplement aléatoire, grande population) ; quand les données réelles diffèrent de la prédiction, la population est en train de s'évoluer.

Exemple résolu. Dans une population, $16\%$ des individus montrent le phénotype récessif, donc $q^2=0.16$ et $q=\sqrt{0.16}=0.4$. Alors $p=1-q=0.6$. La fréquence prédite des porteurs (hétérozygotes) est $2pq=2(0.6)(0.4)=0.48$, soit $48\%$, et les homozygotes dominants sont $p^2=0.6^2=0.36$, soit $36\%$. Pour vérifier, $0.36+0.48+0.16=1$. C'est la procédure standard : phénotype récessif $\to q^2\to q\to p\to$ tout le reste.

Hardy–Weinberg : les fréquences alléliques p et q donnent les fréquences génotypiques p², 2pq, q²

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Fréquences alléliques à travers un croisement

Hardy-Weinberg prédit les fréquences génotypiques ($p^2+2pq+q^2$) dans une population qui n'évolue pas. Un carré de Punnett montre la même combinaison d'allèles à l'échelle de la population.

Vocabulary · ⁨Vocabulaire⁩ Train · ⁨Entrainer⁩

English · ⁨Anglais⁩	Chinese · ⁨Chinois⁩	Pinyin
Hardy–Weinberg/ˈhɑːdi ˈwaɪnbɜːɡ/	哈迪-温伯格	hā dí - wēn bó gé
fossil record/ˈfɒsl ˈrekɔːd/	化石记录	huà shí jì lù
homologous structures/həˈmɒləɡəs ˈstrʌktʃəz/	同源结构	tóng yuán jié gòu
vestigial structures/ˈvestɪdʒl ˈstrʌktʃəz/	痕迹器官	hén jì qì guān
common ancestor/ˈkɒmən ˈænsestə/	共同祖先	gòng tóng zǔ xiān
phylogenetic tree/ˌfaɪləʊdʒˈnetɪk triː/	系统发育树	xì tǒng fā yù shù

7.6

Evidence of Evolution · ⁨Preuves de l'évolution⁩

Syllabus · ⁨Programme⁩

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.

Français

Compréhension durable (GRANDE IDÉE 1 — Évolution) : Le processus d'évolution motive la diversité et l'unité du vivant.

Objectif d'apprentissage 7.6.A : Décrire les types de données qui apportent des preuves de l'évolution.

7.6.A.1 L'évolution est soutenue par des preuves scientifiques provenant de nombreuses disciplines (données géographiques, géologiques, physiques, biochimiques et mathématiques).

Objectif d'apprentissage 7.6.B : Expliquer comment les données morphologiques, biochimiques et géologiques apportent des preuves que les organismes ont changé au fil du temps.

7.6.B.1 Les preuves moléculaires, morphologiques et génétiques issues d'organismes actuels et éteints contribuent à notre compréhension de l'évolution.
- i. Les fossiles peuvent être datés par diverses méthodes. Celles-ci incluent 1) l'âge des roches où un fossile est trouvé ; 2) le taux de désintégration des isotopes y compris le carbone-14 ; et 3) les données géographiques.
- ii. Les homologies morphologiques, y compris les structures vestigiales, apportent des preuves d'un ancêtre commun.
7.6.B.2 La comparaison des séquences de nucléotides d'ADN et des séquences d'acides aminés des protéines apporte des preuves de l'évolution et d'un ancêtre commun.

Source: College Board AP Course and Exam Description · ⁨Source : Description du cours et de l'examen AP College Board⁩

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.

Français

Fossile d'Archaeopteryx : plumes plus caractéristiques reptiliennes — preuve d'ancêtre commun — Fossile d'Archéoptéryx : plumes plus caractères reptiliens — preuve d'un ancêtre commun

Plusieurs lignes indépendantes soutiennent l'évolution : le registre fossile 化石记录, les structures homologues 同源结构 (anatomie partagée issue d'un ancêtre commun), les structures vestigiales 痕迹器官, l'embryologie commune et les preuves moléculaires – le code génétique quasi universel et les séquences d'ADN/protéines correspondantes.

7.7

Common Ancestry · ⁨Ancêtre commun⁩

Syllabus · ⁨Programme⁩

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

Français

Compréhension durable (GRANDE IDÉE 1 — Évolution) : Le processus d'évolution motive la diversité et l'unité du vivant.

Objectif d'apprentissage 7.7.A : Décrire les preuves structurales et fonctionnelles aux niveaux cellulaires et moléculaires qui attestent de l'ancêtre commun de tous les eucaryotes.

7.7.A.1 Les preuves structurales et fonctionnelles indiquent l'ancêtre commun de tous les eucaryotes. Ces preuves comprennent :
- i. Organites limités par une membrane
- ii. Chromosomes linéaires
- iii. Gènes contenant des introns

Source: College Board AP Course and Exam Description · ⁨Source : Description du cours et de l'examen AP College Board⁩

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.

Français

Toute vie partage un ancêtre commun 共同祖先, démontré par des caractères universels : la même machinerie ADN/ARN, le même code génétique, les ribosomes et les voies métaboliques centrales chez tous les organismes. Plus deux espèces partagent de caractères et de séquences, plus leur divergence est récente.

Archaeopteryx : fossiles de transition reliant les grands groupes et soutenant l'ascendance commune — Archéoptéryx : fossiles de transition relient les grands groupes et soutiennent l'ancêtre commun

7.8

Continuing Evolution · ⁨Évolution continue⁩

Syllabus · ⁨Programme⁩

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

Français

Compréhension durable (GRANDE IDÉE 1 — Évolution) : Le processus d'évolution motive la diversité et l'unité du vivant.

Objectif d'apprentissage 7.8.A : Expliquer comment l'évolution est un processus en cours chez tous les êtres vivants.

7.8.A.1 Toutes les espèces ont évolué et continuent d'évoluer. Exemples :
- i. Changements génomiques au fil du temps
- ii. Changement continu dans le registre fossile
- iii. Évolution de la résistance aux antibiotiques, pesticides, herbicides ou médicaments de chimiothérapie
- iv. Pathogènes évoluant et provoquant des maladies émergentes

Source: College Board AP Course and Exam Description · ⁨Source : Description du cours et de l'examen AP College Board⁩

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.

Français

Plaque de sensibilité aux antibiotiques : les zones claires montrent quels antibiotiques tuent les bactéries — Plaque de sensibilité aux antibiotiques : zones claires montrant quels antibiotiques tuent les bactéries

L'évolution est en cours et observable : bactéries résistantes aux antibiotiques, insectes résistants aux pesticides et changements rapides chez les espèces à reproduction rapide. Comme les environnements changent constamment, la sélection agit sans cesse – l'évolution n'a pas de point final.

Comment la résistance aux antibiotiques se propage dans une population par sélection naturelle

7.9

Phylogeny · ⁨Phylogénie⁩

Syllabus · ⁨Programme⁩

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.

Français

Compréhension durable (GRANDE IDÉE 1 — Évolution) : Le processus d'évolution motive la diversité et l'unité du vivant.

Objectif d'apprentissage 7.9.A : Décrire les types de preuves qui peuvent être utilisées pour inférer une relation évolutive.

7.9.A.1 Les arbres phylogénétiques et les cladogrammes montrent des relations évolutives hypothétiques entre des lignées qui peuvent être testées.
7.9.A.2 Les arbres phylogénétiques montrent la quantité de changement au fil du temps calibrée par des fossiles ou une horloge moléculaire, tandis que les cladogrammes ne montrent pas d'échelle temporelle ni de différence évolutive entre les groupes.
7.9.A.3 Les caractères acquis ou perdus pendant l'évolution peuvent être utilisés pour construire des arbres phylogénétiques et des cladogrammes. Le groupe externe représente la lignée la moins étroitement apparentée au reste des organismes dans l'arbre phylogénétique ou le cladogramme.
- i. Les caractères dérivés partagés peuvent être présents dans plus d'une lignée et indiquer un ancêtre commun. Ils sont informatifs pour la construction d'arbres phylogénétiques et de cladogrammes.
- ii. Les données moléculaires fournissent généralement des preuves plus précises et fiables que les caractères morphologiques dans la construction d'arbres phylogénétiques ou de cladogrammes.

Objectif d'apprentissage 7.9.B : Expliquer comment les arbres phylogénétiques et les cladogrammes peuvent être utilisés pour inférer une parenté évolutive.

7.9.B.1 Les arbres phylogénétiques et les cladogrammes peuvent être utilisés pour illustrer la spéciation qui s'est produite. Les nœuds d'un arbre représentent l'ancêtre commun le plus récent de deux groupes ou lignées quelconques.
7.9.B.2 Les arbres phylogénétiques et les cladogrammes peuvent être construits à partir de similitudes morphologiques d'espèces vivantes ou fossiles et de similitudes de séquences d'ADN et de protéines.
7.9.B.3 Les arbres phylogénétiques et les cladogrammes représentent des hypothèses qui sont constamment révisées sur la base des preuves.

Source: College Board AP Course and Exam Description · ⁨Source : Description du cours et de l'examen AP College Board⁩

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.

Français

Un arbre phylogénétique 系统发育树 (cladogramme) illustre les relations évolutives, avec des points de branchement marquant les ancêtres communs et regroupant les espèces apparentées par des caractères dérivés partagés. Les arbres sont des hypothèses, révisés à l'arrivée de nouvelles données (surtout moléculaires).

L'arbre de la vie : la phylogénie regroupe les organismes par ascendance commune depuis une origine commune — Arbre de la vie : la phylogénie regroupe les organismes selon leur ascendance commune issue d'une origine unique

7.10

Speciation · ⁨Spéciation⁩

Syllabus · ⁨Programme⁩

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

Français

Compréhension durable (GRANDE IDÉE 1 — Évolution) : Le processus d'évolution motive la diversité et l'unité du vivant.

Objectif d'apprentissage 7.10.A : Décrire les conditions sous lesquelles de nouvelles espèces peuvent émerger.

7.10.A.1 La spéciation se produit lorsque deux populations deviennent isolées reproductivement l'une de l'autre.
7.10.A.2 Le concept biologique d'espèce fournit une définition couramment utilisée d'une espèce pour les organismes sexuellement reproduisants. Il stipule qu'une espèce peut être définie comme un groupe capable de s'accoupler et d'échanger des informations génétiques pour produire une descendance viable et fertile.

Objectif d'apprentissage 7.10.B : Décrire le rythme de l'évolution et de la spéciation sous différentes conditions écologiques.

7.10.B.1 L'équilibre ponctué est un modèle où l'évolution se produit rapidement après une longue période de stase. Le gradualisme est un modèle où l'évolution se produit lentement sur des centaines de milliers ou des millions d'années.
7.10.B.2 L'évolution divergente se produit lorsque l'adaptation à de nouveaux habitats entraîne une diversification phénotypique. Les taux de spéciation peuvent être particulièrement rapides lors de périodes de radiation adaptative alors que de nouveaux habitats deviennent disponibles.
7.10.B.3 L'évolution convergente se produit lorsque des pressions sélectives similaires entraînent des adaptations phénotypiques similaires dans différentes populations ou espèces.

Objectif d'apprentissage 7.10.C : Expliquer les processus et mécanismes qui entraînent la spéciation.

7.10.C.1 La spéciation sympatrique se produit dans des populations ayant un chevauchement géographique. La spéciation allopatrique se produit dans des populations isolées géographiquement.
7.10.C.2 Divers mécanismes pré-zygotes et post-zygotes peuvent maintenir l'isolement reproductif et empêcher le flux de gènes entre les populations.
Exemples illustratifs pour 7.10.C : Drosophiles des Hawaï ; Anolis des Caraïbes ; Mouche de la pomme Rhagoletis

Source: College Board AP Course and Exam Description · ⁨Source : Description du cours et de l'examen AP College Board⁩

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.

Français

La spéciation 物种形成 est l'apparition de nouvelles espèces, généralement lorsque les populations deviennent isolées reproductivement 生殖隔离 et divergent. La spéciation allopatrique suit une division géographique ; la spéciation sympatrique se produit sans elle. Une fois que les populations ne peuvent plus s'accoupler entre elles, ce sont des espèces séparées.

Spéciation allopatrique et sympatrique

Vocabulary · ⁨Vocabulaire⁩ Train · ⁨Entrainer⁩

English · ⁨Anglais⁩	Chinese · ⁨Chinois⁩	Pinyin
Speciation/ˌspiːʃɪˈeɪʃn/	物种形成	wù zhǒng xíng chéng
reproductively isolated/rɪprəˈdʌktɪvli ˈaɪsəleɪtɪd/	生殖隔离	shēng zhí gé lí
diversity/daɪˈvɜːsɪti/	多样性	duō yàng xìng
endosymbiosis/ˌendəʊˌsɪmbaɪˈəʊsɪs/	内共生	nèi gòng shēng

7.11

Variations in Populations · ⁨Variations au sein des populations⁩

Syllabus · ⁨Programme⁩

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)

Français

Compréhension durable (GRANDE IDÉE 4 — Interactions des systèmes) : Les systèmes biologiques interagissent, et ces systèmes et leurs interactions présentent des propriétés complexes.

Objectif d'apprentissage 7.11.A : Expliquer comment la diversité génétique d'une espèce ou d'une population affecte sa capacité à résister aux pressions environnementales.

7.11.A.1 Le niveau de variation dans une population affecte la dynamique de celle-ci.
- i. La capacité d'une population à répondre aux changements environnementaux est influencée par la diversité génétique. Les espèces et populations présentant peu de diversité génétique courent un risque de déclin ou d'extinction.
- ii. Les populations génétiquement diverses sont plus résilientes face aux perturbations environnementales car elles ont plus de chances de contenir des individus capables de résister à la pression environnementale.
- iii. Les allèles qui sont adaptatifs dans une condition environnementale donnée peuvent être délétères dans une autre en raison de pressions sélectives différentes.
- Exemples illustratifs pour 7.11.A.1 : Condors de Californie ; Furets à pattes noires ; Perdrix des prairies ; Mildiou de la pomme de terre ; Rouille du maïs ; Diversité génétique et pressions sélectives ; Résistance aux antibiotiques chez les bactéries (tous les individus d'une population diverse ne sont pas sensibles à une épidémie)

Source: College Board AP Course and Exam Description · ⁨Source : Description du cours et de l'examen AP College Board⁩

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.

Français

La diversité génétique 多样性 aide une population à survivre aux changements – si les conditions évoluent, certains variants peuvent déjà y être adaptés. Une faible diversité (comme chez les espèces menacées) laisse une population vulnérable. La variation provient de la mutation et du brassage de la méiose et de la reproduction sexuée.

Variation discontinue et continue

7.12

Origins of Life on Earth · ⁨Origine de la vie sur Terre⁩

Syllabus · ⁨Programme⁩

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.

Français

Compréhension durable (GRANDE IDÉE 4 — Interactions des systèmes) : Les systèmes biologiques interagissent, et ces systèmes et leurs interactions présentent des propriétés complexes.

Objectif d'apprentissage 7.12.A : Décrire les preuves scientifiques soutenant les modèles de l'origine de la vie sur Terre.

7.12.A.1 L'origine de la vie sur Terre est soutenue par des preuves scientifiques.
- i. Les preuves géologiques renforcent les modèles de l'origine de la vie sur Terre.
- ii. La Terre s'est formée il y a environ 4.6 milliards d'années (bya). L'environnement était trop hostile pour la vie jusqu'à environ 3.9 bya, et les plus anciennes preuves fossiles de la vie remontent à 3.5 bya. Pris ensemble, ces éléments fournissent une plage de dates plausible pour l'origine de la vie.
7.12.A.2 L'hypothèse du monde ARN propose que l'ARN aurait pu être le premier matériel génétique. Trois hypothèses sous-tendent ce modèle :
- i. À un moment donné, la continuité génétique a été assurée par la réplication de l'ARN.
- ii. L'appariement de bases est nécessaire à la réplication.
- iii. Les protéines codées génétiquement n'étaient pas impliquées en tant que catalyseurs.

Source: College Board AP Course and Exam Description · ⁨Source : Description du cours et de l'examen AP College Board⁩

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.

Français

Les preuves suggèrent que les conditions précoces de la Terre ont pu former de simples molécules organiques (expériences de type Miller-Urey), qui se sont assemblées en polymères, puis en ARN auto-réplicatif (le « monde de l'ARN »), et finalement en cellules entourées de membranes. Les premières cellules étaient des procaryotes ; les eucaryotes sont apparus plus tard par endosymbiose 内共生.

Stromatolithes : les mats microbiens stratifiés sont parmi les plus anciennes preuves de vie sur Terre — Stromatolithes : mats microbiens stratifiés parmi les plus anciennes preuves de vie sur Terre

Une cheminée hydrothermale : de l'eau chaude riche en produits chimiques aurait pu alimenter le métabolisme précoce à l'origine de la vie — Chimère hydrothermale : eau chaude riche en produits chimiques ayant peut-être alimenté le métabolisme précoce lors de l'origine de la vie

7.12

Exam tips · ⁨Conseils d'examen⁩

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.

Français

Exposez clairement la sélection naturelle : variation → survie et reproduction différentielles → traits utiles deviennent courants.
Aptitude = succès reproductif, pas force ou santé.
L'évolution est un changement de fréquences alléliques dans une population – les individus ne s'évoluent pas.
Utilisez Hardy–Weinberg ($p^2+2pq+q^2=1$) : commencez par le phénotype récessif $q^2\to q\to p$.
Citez des preuves indépendantes (fossiles, structures homologues, ADN) et expliquez la spéciation via l'isolement reproductif.

Interactive lessons on this topic · ⁨Leçons interactives sur ce sujet⁩

Work through it step by step, with instant-check exercises. · ⁨Traversez-le étape par étape, avec des exercices à vérification instantanée.⁩

Past Papers · ⁨Épreuves Passées⁩

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