Evolúcióbiológia. Biológus B.Sc tavaszi félév

Átírás

1

2 Evolúcióbiológia Biológus B.Sc tavaszi félév

3 A biológiában minden csak az evolúció fényében válik érthetővé Theodosius Dobzhansky : Nothing in biology makes sense except in the light of evolution.

4 Magamról Kun Ádám, tudományos főmunkatárs, Növényrendszertani és Biológiai Tanszék Evolúcióbiológus, elméleti biológus vagyok PhD-mat növényökológiából írtam Élet keletkezésével és együttműködés evolúciójával foglalkozom Evolúcióbiológiát, biometriát, ökológiát és programozást tanítok

5 Tantárgyról Előadók: Pásztor Erzsébet (Genetika Tsz), Kun Ádám 12:00-kor kezdődik. 3x45 perc, közte szünetek Jegyzet nincs (talán egyszer majd lesz). Előadás fóliákat előre nem adom ki, de fel fognak kerülni a netre. ETR fórumot lehet használni!

6 Tantárgyról Kérdezni mindig lehet!!!

7 Számonkérésről Számolási feladatokból és fogalmakból lesz ZH Lesz beadandó esszé. 1 darab És lesz valamilyen formában szóbeli is.

8 Miért kell ezt nekem tanulni? Szintézise a biológiának, értelmet ad a megfigyeléseknek Minden biológiai létező az evolúció terméke Végre lehessen gondolkodni! Újabb lehetőség kísérletek / technikák bemutatásának

9 Miért kell ezt nekem tanulni? Az evolúció értelmet ad megfigyeléseknek: Anatómai esetlegességek oka Evolúciós epidemiológia Az evolúció, mint alkalmazott tudomány nemesítés enzimek, ligandumok evolúciója Genetikus algoritmusok

10 Tematika Populációgenetika: Az ideális populációtól való eltérés evolúciós aspektusai. Adaptáció: Hogyan mutatható ki a környezethez való alkalmazkodás Fajképződés: Hogyan jönnek létre az új fajok Makroevolúció: Hogyan jönnek létre az új taxonok? Van-e nagyléptékű mintázat az evolúcióban? Evolúció bizonyítékai: Összefoglaljuk, hogy mi támasztja alá, hogy evolúció volt és van. Ember és evolúció: Az ember is az evolúció terméke és egyben más fajokra evolúciós nyomást fejt ki

11

12 Evolúció tárgyalásának lehetőségei Mechanizmusok vs. történet Főleg a mechanizmusokra összpontosítunk Populációgenetika vs. fenotipusos Mindkettő lesz. Eleinte inkább populáció genetika, aztán inkább fenotipusos evolúció

13 Történeti megközelítés Élet keletkezése Őslénytan Csak belső váz/külső héj Esetleges hogy mi fosszilizálódik (mocsarakban, gyakori fajok) Ki lehet nyerni belőlük DNS-t! Rendszertan Filogenetikai törzsfa, molekuláris adatokon

14 Evolúció Szaporodás Öröklődés Variáció Evolúció Evolúció = Populáció genetikai összetételének változása Ha van szelekció, akkor lehet adaptáció

15 Variáció Szaporodás Öröklődés

16 Természetes szelekció Egyedeken hat, de a populációkra van hatással Fenotípus alapján válogat, de az allélgyakoriságon változnak Az evolúció nem előrelátó Új tulajdonságok megjelenhetnek, de a szelekció a meglevő tulajdonságokra hat

17

18 Evolúció vizsgálati módszerei

19 Vizsgálati módszerek Megfigyelés Kísérlet (in( vivo, in vitro) Modell (in( silico, analitikus) Összehasonlítás Intuíci ció

20 Populációgenetikai megközelítés Természetes populációk genetikai variációjának felmérése Populációgenetikai modellek (szerintem az elmélet nem külön ág) Kísérletes populációgenetika (Drosophila)

21 Populációk variabilitása Morfológiai jellegek variabilitása Kromoszómális polimorfizmus Molekuláris variabilitás Enzimpolimorfizmus Variabilitás a DNS szintjén

22 Morfológiai jellegek Kvalitatív jellegek Kvantitatív jellegek

23 Enzimpolimorfizmus Gél elektorforézissel enzimeket választanak el Az enzimek mobilitásában mutatkozó különbség a populáció sokszínűségét mutatja

24 Genetikai variabilitás mérése Restriction Fragment Length Polymorphism: RFLP Random Amplified Polymorphic DNA: RAPD Mini- és mikroszatellitek analízise DNS-szekvenálás

25 Rendszertani elemzések Molekuláris törzsfák (lehetőleg sokfajta szekvenciára) Recens fajok összehasonlítása Analógiák és homológiák feltárása

26 Folyamat megközelítés Szaporodás Öröklődés Variáció Mutációk populációk genetikai sokfélesége (egyedszám becslés, genetikai leromlás, családfák) Fejlődéstan (lehet-e pegazust evolváltatni?)

27 Folyamat megközelítés Nemesítés Mesterséges evolúció enzimekkel (ribozimekkel) Evolúció baktériumokkal Ökológiai vizsgálatok. Melyik mutáns szaporodik jobban? Adaptációs vizsgálatok

28 Spiegelman kísérlet Q vírus, replikáz 4500 körüli kezdeti hossz hosszú lesz Etidium bormid mellett is nő.

29 Alkohol dehidrogenáz ribozim Kezdeti populáció: 20 fix -70 random 20 fix bázis (kell promoter) 1.6x10 15 (összes variáns 1.6x10 66 ) Gélen való futtatás Mutagenizáló PCR

30 Antibiotikum rezisztencia A gyógyszer inaktiválása. Például penicillint β- laktamázzal. A célhely (ahova a penicilin kötődne) megváltoztatása. Metabolikus utak változása. Szulfonamid rezisztens bacinak nem kell paraaminobenzoésav a folsavszintézisében, mert felvesz folsavat. Permeabilitás változása az antibiotikumra. Vagy aktív efflux-ja az antibiotikumnak.

31 C. elegans terjedése CB91 rossz terjedő (magasabb fekunditás; 67,69 egyed/3 nap) PD4793 jó terjedő (kisebb fekunditás; 42,85 egyed/3 nap)

32 Enzimspecificitás evolúciója

33 Mesterséges szelekció Kukoricát szelektáltak fehérje (HP) illetve (HO) olajtartalomra Megnézték, hogy a szelekció visszafordítható-e (R) A kezdeti variabilitást messze meghaladó mértékben nőtt a fehérje/olajtartalom

34

35 Populációgenetika: Tehetetlenségi törvény

36 Ideális populáció Végtelenül nagy Nincs mutáció Nincs szelekció Nincs migráció Pánmixis

37 Allélgyakoriság

38 Hardy-Weinberg tehetetlenségi törvény Mendeli öröklődés nem változtatja meg az allélgyakoriságot Ideális populációban az allélgyakoriság nem változik Ideális populációban nincs evolúció

39 Ideális populáció ciklusa Ivarsejt képzés Zigóta képzés Fiatal egyedek Felnőtt egyedek

40