Selection and evolution · ⁨Seleksi dan evolusi⁩

A-Level Biology · ⁨Biologi A-Level⁩ · Topic 17 · ⁨Topik 17⁩

View Slides · ⁨Lihat Salindia⁩ Train · ⁨Latih⁩

Video lesson for this topic · ⁨Pelajaran video untuk topik ini⁩ Open the video page · ⁨Buka halaman video⁩

17.1

Variation · ⁨Variasi⁩

Syllabus · ⁨Silabus⁩

English

explain, with examples, that phenotypic variation is due to genetic factors or environmental factors or a combination of genetic and environmental factors
explain what is meant by discontinuous variation and continuous variation
explain the genetic basis of discontinuous variation and continuous variation
use the t-test to compare the means of two different samples (the formula for the t-test will be provided, as shown in the Mathematical requirements)

Bahasa Indonesia

jelaskan, dengan contoh, bahwa variasi fenotip disebabkan oleh faktor genetik atau faktor lingkungan atau kombinasi faktor genetik dan lingkungan
jelaskan apa yang dimaksud dengan variasi diskontinu dan variasi kontinu
jelaskan dasar genetik dari variasi diskontinu dan variasi kontinu
gunakan uji-t untuk membandingkan rata-rata dua sampel yang berbeda (rumus uji-t akan disediakan, seperti yang ditunjukkan dalam Persyaratan Matematika)

Source: Cambridge International syllabus · ⁨Sumber: Silabus Cambridge International⁩

English

Variation 变异 means the differences between individuals. It has three possible causes:

genetic factors only — set by the alleles 等位基因 you inherit (for example human blood group).
environmental factors 环境因素 only — set by your surroundings (for example a scar, or the language you speak).
a combination of both — most features, such as height and body mass, depend on genes and on diet and lifestyle.

There are two patterns of variation:

discontinuous variation 不连续变异 — clear, separate groups with nothing in between (for example blood group A, B, AB or O). It is usually controlled by one or a few genes 基因, with little effect from the environment.
continuous variation 连续变异 — a smooth range from one extreme to the other (for example height). It is controlled by many genes together, plus the environment.

To compare the means of two samples (for example the heights of plants in sun and in shade), you use the t-test, which tells you whether the difference is large enough to be real, or just due to chance.

Bahasa Indonesia

Variasi berarti perbedaan antar individu. Memiliki tiga kemungkinan penyebab:

faktor genetik saja — ditentukan oleh alel yang Anda warisi (misalnya golongan darah manusia).
faktor lingkungan saja — ditentukan oleh lingkungan sekitar Anda (misalnya bekas luka, atau bahasa yang Anda bicara).
kombinasi keduanya — sebagian besar fitur, seperti tinggi badan dan massa tubuh, bergantung pada gen dan diet serta gaya hidup.

Dua siput bertulang dengan cangkang berwarna dan berpola berbeda — Siput bertulang (Cepaea nemoralis) menunjukkan variasi mencolok pada warna dan pola cangkangnya

Ada dua pola variasi:

variasi diskontinu — kelompok yang jelas dan terpisah tanpa di antaranya (misalnya golongan darah A, B, AB, atau O). Biasanya dikendalikan oleh satu atau beberapa gen, dengan sedikit pengaruh dari lingkungan.
variasi kontinu — rentang halus dari satu ekstrem ke ekstrem lainnya (misalnya tinggi badan). Dikendalikan oleh banyak gen bersama-sama, ditambah lingkungan.

Dua grafik: diagram batang golongan darah dengan batang terpisah (diskontinu), dan kurva lonceng halus untuk tinggi badan (kontinu) — Variasi diskontinu jatuh ke dalam kelompok terpisah; variasi kontinu adalah rentang halus

Untuk membandingkan rata-rata dua sampel (misalnya tinggi tanaman di bawah sinar matahari dan di tempat teduh), Anda menggunakan uji-t, yang memberi tahu Anda apakah perbedaannya cukup besar untuk nyata, atau hanya akibat kebetulan.

Explore · ⁨Jelajahi⁩

The t-distribution behind the t-test · ⁨Distribusi t di balik uji-t⁩

The t-test compares two sample means against a critical value you look up in a t-table. This is that table made live: the value depends on the degrees of freedom (here $n_1+n_2-2$). Drag df and watch the critical value change — small samples have heavier tails, so they need a larger difference to count as real. · ⁨Uji-t membandingkan dua rata-rata sampel terhadap nilai kritis yang Anda lihat dalam tabel t. Ini adalah tabel yang dibuat langsung: nilainya bergantung pada derajat kebebasan (di sini $n_1+n_2-2$). Seret df dan saksikan nilai kritis berubah — sampel kecil memiliki ekor lebih tebal, sehingga membutuhkan perbedaan lebih besar untuk dianggap nyata.⁩

Explore · ⁨Jelajahi⁩

Variation type lab · ⁨Lab variasi tipe⁩

Classify examples by the source and pattern of variation. · ⁨Klasifikasikan contoh berdasarkan sumber dan pola variasi.⁩

Vocabulary · ⁨Kosa kata⁩ Train · ⁨Latih⁩

English	Bahasa Indonesia
variation/ˌveərɪˈeɪʃn/	variasi
allele/əˈliːl/	alel
environmental factor/enˌvaɪrənˈmentl ˈfæktə/	faktor persekitaran
discontinuous variation/dɪskənˈtɪnjuːəs ˌveərɪˈeɪʃn/	variasi diskontinu
gene/dʒiːn/	gen
continuous variation/kənˈtɪnjuːəs ˌveərɪˈeɪʃn/	variasi kontinu
population/ˌpɒpjʊˈleɪʃn/	populasi
offspring/ˈɒfsprɪŋ/	keturunan
compete/kəmˈpiːt/	berkompetisi
adapted/əˈdæptɪd/	teradaptasi
reproduce/rɪprəˈdjuːs/	memproduksi

17.2

Natural selection · ⁨Seleksi alam⁩

Syllabus · ⁨Silabus⁩

English

explain that natural selection occurs because populations have the capacity to produce many offspring that compete for resources; in the ‘struggle for existence’, individuals that are best adapted are most likely to survive to reproduce and pass on their alleles to the next generation
explain how environmental factors can act as stabilising, disruptive and directional forces of natural selection
explain how selection, the founder effect and genetic drift, including the bottleneck effect, may affect allele frequencies in populations
outline how bacteria become resistant to antibiotics as an example of natural selection
use the Hardy–Weinberg principle to calculate allele and genotype frequencies in populations and state the conditions when this principle can be applied (the two equations for the Hardy–Weinberg principle will be provided, as shown in the Mathematical requirements)
describe the principles of selective breeding (artificial selection)
outline the following examples of selective breeding: • the introduction of disease resistance to varieties of wheat and rice • inbreeding and hybridisation to produce vigorous, uniform varieties of maize • improving the milk yield of dairy cattle

Bahasa Indonesia

jelaskan bahwa seleksi alami terjadi karena populasi memiliki kapasitas untuk menghasilkan banyak keturunan yang bersaing untuk sumber daya; dalam 'perjuangan untuk hidup', individu yang paling teradaptasi paling mungkin bertahan untuk bereproduksi dan meneruskan alel mereka ke generasi berikutnya
jelaskan bagaimana faktor lingkungan dapat bertindak sebagai kekuatan stabilisasi, diskrupsi dan arah seleksi alami
jelaskan bagaimana seleksi, efek pendiri dan drift genetik, termasuk efek bottleneck, dapat mempengaruhi frekuensi alel dalam populasi
uraikan bagaimana bakteri menjadi resisten terhadap antibiotik sebagai contoh seleksi alami
gunakan prinsip Hardy–Weinberg untuk menghitung frekuensi alel dan genotipe dalam populasi dan nyatakan kondisi ketika prinsip ini dapat diterapkan (dua persamaan untuk prinsip Hardy–Weinberg akan disediakan, seperti yang ditunjukkan dalam Persyaratan Matematika)
deskripsikan prinsip pemilihan terpilih (seleksi buatan)
uraikan contoh-contoh berikut dari pemilihan terpilih: • pengenalan resistensi penyakit pada varietas gandum dan padi • inbreeding dan hibridisasi untuk menghasilkan varietas jagung yang vigor dan seragam • peningkatan hasil susu pada sapi perah

Source: Cambridge International syllabus · ⁨Sumber: Silabus Cambridge International⁩

English

Natural selection: the peppered moth

A population 种群 produces far more offspring 后代 than can survive, so the offspring must compete 竞争 for resources such as food and space. This is the "struggle for existence". The individuals that are best adapted 适应 are most likely to survive, reproduce 繁殖, and pass on their alleles to the next generation. Over many generations, the helpful alleles become more common in the population. This is natural selection 自然选择.

Environmental conditions can push selection in three ways:

stabilising selection 稳定选择 favours the average and removes the extremes (the population stays the same).
directional selection 定向选择 favours one extreme, so the mean shifts that way.
disruptive selection 分裂选择 favours both extremes and removes the average.

Allele frequencies can also change in other ways:

the founder effect 奠基者效应 — a few individuals start a new population, so they carry only some of the alleles of the original group.
genetic drift 遗传漂变 — in a small population, allele frequencies change by chance from generation to generation.
the bottleneck effect 瓶颈效应 — a sudden fall in population size leaves few survivors, reducing the variety of alleles.

Antibiotic resistance as natural selection

A chance mutation 突变 makes a few bacteria resistant to an antibiotic 抗生素. When the antibiotic is used, the non-resistant bacteria die, but the resistant ones survive and reproduce. Over time the resistance 耐药性 spreads through the population. This is natural selection in action.

Bahasa Indonesia

Seleksi alam: ngengat kapur

Sebuah populasi menghasilkan banyak keturunan yang lebih besar daripada yang dapat bertahan hidup, sehingga keturunan harus berkompetisi untuk sumber daya seperti makanan dan ruang. Ini adalah "perjuangan untuk kelangsungan hidup". Individu yang paling baik teradaptasi memiliki kemungkinan terbesar untuk bertahan hidup, bereproduksi, dan mewariskan alel mereka ke generasi berikutnya. Selama banyak generasi, alel yang bermanfaat menjadi lebih umum dalam populasi. Ini disebut seleksi alam.

Dua kupu-kupu pekerel beristirahat di batang pohon: satu kupu-kupu gelap hampir hitam di atas kulit kayu lumut pucat di sebelah kiri, dan satu kupu-kupu pucat bintik-bintik di atas kulit kayu gelap di sebelah kanan — Kupu-kupu pekerel menunjukkan seleksi alam: bentuk gelap bersembunyi di kulit kayu gelap berlumut, sementara bentuk pucat bintik-bintik bersembunyi di lumut pucat — burung memakan mana pun yang menonjol

Kondisi lingkungan dapat mendorong seleksi dengan tiga cara:

seleksi stabilisasi mendukung rata-rata dan menyingkirkan nilai ekstrem (populasi tetap sama).
seleksi arah mendukung salah satu ekstrem, sehingga rata-rata bergeser ke arah tersebut.
seleksi disrupsi mendukung kedua ekstrem dan menyingkirkan nilai rata-rata.

Tiga grafik membandingkan distribusi sifat sebelum dan sesudah seleksi: stabilisasi membuatnya lebih sempit, arah menggesernya ke satu sisi, dan disrupsi memecahnya menjadi dua puncak — Stabilisasi menyempitkan rentang, arah menggeser rata-rata, disrupsi memecahnya menjadi dua

Frekuensi alel juga dapat berubah melalui cara lain:

efek pendiri — beberapa individu memulai populasi baru, sehingga mereka hanya membawa sebagian alel dari kelompok asli.
hancuran genetik — dalam populasi kecil, frekuensi alel berubah secara kebetulan dari generasi ke generasi.
efek bottleneck — penurunan drastis ukuran populasi meninggalkan sedikit penyintas, mengurangi variasi alel.

Populasi besar dengan banyak warna melewati bencana di mana hanya sedikit yang selamat, sehingga populasi yang tumbuh kembali hanya menyisakan beberapa warna — Bottleneck: hanya sedikit yang selamat dari bencana, sehingga populasi pulih memiliki variasi genetik yang lebih sedikit

Resistensi antibiotik sebagai seleksi alam

Mutasi kebetulan membuat beberapa bakteri resisten terhadap antibiotik. Ketika antibiotik digunakan, bakteri non-resisten mati, tetapi yang resisten bertahan hidup dan bereproduksi. Seiring waktu resistensi menyebar di seluruh populasi. Ini adalah seleksi alam yang sedang berlangsung.

Explore · ⁨Jelajahi⁩

Natural selection · ⁨Seleksi alam⁩

Step through Darwin's idea: variation + a selection pressure means the best-adapted survive and pass on their alleles. · ⁨Ikuti langkah ide Darwin: variasi + tekanan seleksi berarti yang paling teradaptasi bertahan dan mewariskan alelnya.⁩

Vocabulary · ⁨Kosa kata⁩ Train · ⁨Latih⁩

English	Bahasa Indonesia
natural selection/ˈnætʃərəl sɪˈlekʃn/	seleksi alam
stabilising selection/ˈsteɪbəlaɪzɪŋ sɪˈlekʃn/	seleksi menstabilkan
directional selection/daɪˈrekʃənl sɪˈlekʃn/	seleksi arah
disruptive selection/dɪsˈrʌptɪv sɪˈlekʃn/	seleksi mengganggu
founder effect/ˈfaʊndə ɪˈfekt/	efek pendiri
genetic drift/dʒɪˈnetɪk drɪft/	hanyutan genetik
bottleneck effect/ˈbɒtəlnek ɪˈfekt/	efek bottleneck
mutation/mjuːˈteɪʃn/	mutasi
antibiotic/ˌæntɪbaɪˈɒtɪk/	antibiotik
resistance/rɪˈzɪstəns/	penolakan
Hardy–Weinberg principle/ˈhɑːdi ˈwaɪnbɜːɡ ˈprɪnsɪpl/	prinsip Hardy–Weinberg
allele frequency/əˈliːl ˈfriːkwənsi/	frekuensi alel
genotype/ˈdʒenətaɪp/	genotipe

Watch lesson · ⁨Tonton pelajaran⁩

17.2

The Hardy–Weinberg principle · ⁨Prinsip Hardy–Weinberg⁩

English

The Hardy–Weinberg principle 哈迪-温伯格原理 lets you calculate the allele frequencies 等位基因频率 and genotype 基因型 frequencies in a population. It only holds true when there is a large population, mating is random, and there is no mutation, no migration and no natural selection.

Call the frequency of the dominant allele $p$ and the frequency of the recessive allele $q$. There are only two alleles, so:

$$p + q = 1.$$

The genotype frequencies then add up to 1, where $p^2$ is homozygous dominant, $2pq$ is heterozygous (the carriers), and $q^2$ is homozygous recessive:

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

Worked example. A recessive condition affects $1$ in every $100$ people. Find the frequency of carriers.

Only the homozygous recessive genotype ($q^2$) shows the condition, so $q^2 = \tfrac{1}{100} = 0.01$, giving $q = \sqrt{0.01} = 0.1$. Then $p = 1 - q = 0.9$. The carriers are the heterozygotes:

$$2pq = 2 \times 0.9 \times 0.1 = 0.18.$$

So about $18\%$ of the population are carriers — far more than the $1\%$ who show the condition.

Bahasa Indonesia

Prinsip Hardy–Weinberg memungkinkan Anda menghitung frekuensi alel dan frekuensi genotipe dalam suatu populasi. Prinsip ini hanya berlaku jika populasinya besar, perkawinan acak, dan tidak ada mutasi, migrasi, maupun seleksi alam.

Misalkan frekuensi alel dominan adalah $p$ dan frekuensi alel resesif adalah $q$. Karena hanya ada dua alel, maka:

$$p + q = 1.$$

Maka frekuensi genotipe akan berjumlah 1, di mana $p^2$ adalah homozigot dominan, $2pq$ adalah heterozigot (pembawa sifat), dan $q^2$ adalah homozigot resesif:

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

Contoh terpecahkan. Suatu kondisi resesif memengaruhi $1$ dari setiap $100$ orang. Temukan frekuensi pembawa sifat.

Hanya genotipe homozigot resesif ($q^2$) yang menunjukkan kondisi tersebut, sehingga $q^2 = \tfrac{1}{100} = 0.01$, memberikan $q = \sqrt{0.01} = 0.1$. Kemudian $p = 1 - q = 0.9$. Pembawa sifat adalah heterozigot:

$$2pq = 2 \times 0.9 \times 0.1 = 0.18.$$

Jadi sekitar $18\%$ dari populasi adalah pembawa sifat — jauh lebih banyak daripada $1\%$ yang menunjukkan kondisi tersebut.

Hardy–Weinberg: frekuensi alel p dan q menghasilkan frekuensi genotipe p², 2pq, q²

17.2

Selective breeding (artificial selection) · ⁨Pemuliaan terpilih (seleksi buatan)⁩

English

In selective breeding 选择育种, also called artificial selection 人工选择, humans (not nature) choose which organisms breed, so that useful features are passed on. Examples:

breeding disease resistance 抗病性 into varieties of wheat and rice.
using inbreeding 近交 and hybridisation 杂交 (crossing different lines) to make vigorous, uniform maize.
breeding dairy cattle to improve their milk yield 产量.

Bahasa Indonesia

Dalam pemuliaan terpilih, juga disebut seleksi buatan, manusia (bukan alam) memilih organisme mana yang akan kawin, agar sifat-sifat berguna dapat diwariskan. Contoh:

membiakkan resistensi penyakit ke dalam varietas gandum dan beras.
menggunakan pemuliaan inbreeding dan hibridisasi (persilangan garis berbeda) untuk menghasilkan jagung yang vigor dan seragam.
membiakkan sapi perah untuk meningkatkan hasil susu mereka.

Tiga generasi individu: setiap kali hanya individu dengan sifat yang diinginkan (hijau) yang dikawinkan, sehingga proporsi hijau meningkat hingga seluruh varietas memiliki sifat tersebut — Pemuliaan terpilih: memilih hanya yang terbaik untuk kawin setiap generasi membuat sifat yang diinginkan semakin umum

Explore · ⁨Jelajahi⁩

Selective breeding · ⁨Pemilihan silang⁩

Step through it. Humans take the role of the environment — choosing the breeders, generation after generation. · ⁨Ikuti langkah demi langkah. Manusia mengambil peran lingkungan — memilih induk pembiakan, generasi demi generasi.⁩

Vocabulary · ⁨Kosa kata⁩ Train · ⁨Latih⁩

English	Bahasa Indonesia
selective breeding/sɪˈlektɪv ˈbriːdɪŋ/	pemilihan bibit
artificial selection/ˌɑːtɪˈfɪʃl sɪˈlekʃn/	seleksi buatan
disease resistance/dɪˈziːz rɪˈzɪstəns/	ketahanan penyakit
inbreeding/ˈɪnbriːdɪŋ/	perkawinan sedarah
hybridisation/ˌhaɪbrɪdaɪˈzeɪʃn/	hibridisasi
yield/jiːld/	yield
evolution/ɪvəˈluːʃn/	evolusi
species/ˈspiːsiːz/	spesies
gene pool/dʒiːn puːl/	kol gen
sequence/ˈsiːkwəns/	urutan

17.3

Evolution · ⁨Evolusi⁩

Syllabus · ⁨Silabus⁩

English

outline the theory of evolution as a process leading to the formation of new species from pre-existing species over time, as a result of changes to gene pools from generation to generation
discuss how DNA sequence data can show evolutionary relationships between species
explain how speciation may occur as a result of genetic isolation by: • geographical separation (allopatric speciation) • ecological and behavioural separation (sympatric speciation)

Bahasa Indonesia

uraikan teori evolusi sebagai proses yang mengarah pada pembentukan spesies baru dari spesies yang ada seiring waktu, sebagai akibat dari perubahan kolam gen dari generasi ke generasi
bahas bagaimana data urutan DNA dapat menunjukkan hubungan evolusi antar spesies
jelaskan bagaimana spesiasi dapat terjadi sebagai akibat dari isolasi genetik melalui: • pemisahan geografis (spesiasi allopatric) • pemisahan ekologis dan perilaku (spesiasi sympatric)

Source: Cambridge International syllabus · ⁨Sumber: Silabus Cambridge International⁩

English

Evolution 进化 is the slow formation of new species 物种 from earlier ones, as the gene pool 基因库 (all the alleles in a population) changes from generation to generation.

DNA sequence 序列 data can show how closely related two species are: the more similar their DNA sequences, the more recently they shared a common ancestor.

Speciation 物种形成 happens when two populations become genetically separated, so they can no longer breed together. This genetic isolation 隔离 can come about in two ways:

allopatric speciation 异域物种形成 — the populations are kept apart by a geographical separation 地理隔离, such as a sea or a mountain range.
sympatric speciation 同域物种形成 — the populations live in the same area but are separated by differences in behaviour or way of life.

Bahasa Indonesia

Evolusi adalah pembentukan lambat spesies baru dari spesies sebelumnya, seiring dengan kolam gen (semua alel dalam populasi) berubah dari generasi ke generasi.

Data urutan DNA dapat menunjukkan seberapa dekat hubungan antar dua spesies: semakin mirip urutan DNA mereka, semakin baru mereka berbagi nenek moyang bersama.

Spesiasi terjadi ketika dua populasi terpisah secara genetik, sehingga tidak dapat lagi kawin bersama. Isolasi genetik ini dapat terjadi melalui dua cara:

spesiasi alopatrik — populasi dipisahkan oleh pemisahan geografis, seperti lautan atau pegunungan.
spesiasi simpatrik — populasi hidup di area yang sama tetapi dipisahkan oleh perbedaan perilaku atau gaya hidup.

Dua jalur menuju spesies baru: alopatrik, di mana penghalang fisik memecah populasi, dan simpatrik, di mana populasi di area yang sama pecah karena perilaku — Spesiasi alopatrik memerlukan penghalang fisik; spesiasi simpatrik terjadi di area yang sama

Explore · ⁨Jelajahi⁩

Allopatric speciation · ⁨Spesiasi allopatric⁩

Step through it. A barrier splits one population; the two halves diverge until they can no longer interbreed. · ⁨Ikuti langkah-langkahnya. Sebuah penghalang membagi satu populasi; dua bagian menyimpang hingga tidak dapat lagi kawin silang.⁩

Vocabulary · ⁨Kosa kata⁩ Train · ⁨Latih⁩

English	Bahasa Indonesia
speciation/ˌspiːʃɪˈeɪʃn/	spesiasi
isolation/ˌaɪsəˈleɪʃn/	isolasi
allopatric speciation/ˌæləˈpætrɪk ˌspiːʃɪˈeɪʃn/	spesiasi allopatric
geographical separation/ˌdʒɪəˈɡræfɪkl ˌsepəˈreɪʃn/	pemisahan geografi
sympatric speciation/ˈsɪmpətrɪk ˌspiːʃɪˈeɪʃn/	spesiasi sympatric

Watch lesson · ⁨Tonton pelajaran⁩

17.3

Exam tips · ⁨Tips ujian⁩

English

Explain natural selection as a sequence: variation → selection pressure → the better-adapted survive and reproduce → allele frequency changes.
Use the Hardy–Weinberg equations ($p+q=1$, $p^2+2pq+q^2=1$); $q^2$ is the recessive-phenotype frequency — a common calculation.
Distinguish stabilising, directional and disruptive selection with an example of each.
Distinguish allopatric vs sympatric speciation (geographic vs reproductive isolation).

Bahasa Indonesia

Jelaskan seleksi alam sebagai sebuah urutan: variasi → tekanan seleksi → yang lebih teradaptasi bertahan hidup dan bereproduksi → perubahan frekuensi alel.
Gunakan persamaan Hardy–Weinberg ($p+q=1$, $p^2+2pq+q^2=1$); $q^2$ adalah frekuensi fenotipe resesif — perhitungan yang umum.
Bedakan antara seleksi stabilisasi, arah, dan disrupsi dengan contoh masing-masing.
Bedakan spesiasi allopatric vs sympatric (isolasi geografis vs isolasi reproduktif).

Interactive lessons on this topic · ⁨Pelajaran interaktif untuk topik ini⁩

Work through it step by step, with instant-check exercises. · ⁨Kerjakan langkah demi langkah, dengan latihan pengecekan instan.⁩

Past Papers · ⁨Soal-Soil Masa Lalu⁩

More topics in A-Level Biology · ⁨Biologi A-Level⁩ · ⁨Topik lain dalam A-Level Biology · ⁨Biologi A-Level⁩⁩