Populációgenetika és evolúció

Hasonló dokumentumok
Populációgenetika és evolúció

Természetes szelekció és adaptáció

Törzsfejlődéstan (Evolúcióelmélet) Törzsfejlődéstan (Evolúcióelmélet) Törzsfejlődéstan (Evolúcióelmélet) Vizsgálati módok.

Populációgenetikai. alapok

Evolúció. Dr. Szemethy László egyetemi docens Szent István Egyetem VadVilág Megőrzési Intézet

Evolúcióbiológia. Biológus B.Sc tavaszi félév

Evolúció. Dr. Szemethy László egyetemi docens Szent István Egyetem VadVilág Megőrzési Intézet

Sodródás Evolúció neutrális elmélete

Makroevolúció: módszerek és mintázatok Pénzes, Zsolt

Az evolúció folyamatos változások olyan sorozata, melynek során bizonyos populációk öröklődő jellegei nemzedékről nemzedékre változnak.

Evolúcióelmélet és az evolúció mechanizmusai

Biológiai feladatbank 12. évfolyam

Dobzhansky: In Biology nothing makes sense except in the light of Evolution.

Többgénes jellegek. 1. Klasszikus (poligénes) mennyiségi jellegek. 2.Szinte minden jelleg több gén irányítása alatt áll

Kérdések, feladatok: 1. Milyen tényezők járulhatnak a populációk génállományának megváltozásához?

Kvantitatív genetikai alapok április

Altruizmus. Altruizmus: a viselkedés az adott egyed fitneszét csökkenti, de másik egyed(ek)ét növeli. Lehet-e önző egyedek között?

Altruizmus. Altruizmus: a viselkedés az adott egyed fitneszét csökkenti, de másik egyed(ek)ét növeli. Lehet-e önző egyedek között?

Szelekció. Szelekció. A szelekció típusai. Az allélgyakoriságok változása 3/4/2013

Biológiai Mintázatok Eredete. Molnár István

Etológia. a viselkedés biológiája. Barta Zoltán.

Hátterükben egyetlen gén áll, melynek általában számottevő a viselkedésre gyakorolt hatása, öröklési mintázata jellegzetes.

ÁLTALÁNOS ÖKOLÓGIA. ELŐADÁS: Macalik Kunigunda. tel.: 0735 / GYAKORLAT: Szabó D. Zoltán

Az Állatökológia tárgya

I. A kiterjesztett evolúciós szintézis 3

Forrongó evolúcióbiológia

TARTALOM. Előszó 9 BEVEZETÉS A BIOLÓGIÁBA

A Hardy-Weinberg egyensúly. 2. gyakorlat

A genetikai sodródás

A Hardy Weinberg-modell gyakorlati alkalmazása

Etológia. Irányzatok a biológiában. Pongrácz Péter, PhD Etológia Tanszék

3. Általános egészségügyi ismeretek az egyes témákhoz kapcsolódóan

TERMÉSZETVÉDELMI MÉRNÖK MSc. ZÁRÓVIZSGA TÉMAKÖRÖK június 12. NAPPALI, LEVELEZŐ

Nincs öntermékenyítés, de a véges méret miatt a párosodó egyedek bizonyos valószínűséggel rokonok, ezért kerül egy

BIOLÓGIA TANMENET. XII. évfolyam 2013/2014

Tudománytörténeti visszatekintés

Bevezetés a filogenetikába

Intelligens Rendszerek Elmélete. Párhuzamos keresés genetikus algoritmusokkal

ÁLTALÁNOS ÖKOLÓGIA (bb2n1101, aa2n1020) 2014/2015 I. félév

Természetvédelmi biológia

Szigetbiogeográfia. A tapasztalat szerint:

Johann Gregor Mendel Az olmüci (Olomouc) és bécsi egyetem diákja Brünni ágostonrendi apát (nem szovjet tudós) Tudatos és nagyon alapos kutat

BIOLÓGIA OSZTÁLYOZÓ VIZSGA ÉS JAVÍTÓVIZSGA KÖVETELMÉNYEK (2016)

Az ökológia alapjai. Diverzitás és stabilitás

Proontogenezis (megelőző szakasz) Egyedfejlődés (ontogenezis) Proontogenezis. Proontogenezis. Proontogenezis. Megtermékenyítés (fertilizáció)

11. évfolyam esti, levelező

Algoritmusok Tervezése. 9. Előadás Genetikus Algoritmusok Dr. Bécsi Tamás

BIOLÓGIA HÁZIVERSENY 1. FORDULÓ BIOKÉMIA, GENETIKA BIOKÉMIA, GENETIKA

Magyarországi Evangélikus Egyház Sztehlo Gábor Evangélikus Óvoda, Általános Iskola és Gimnázium

12. évfolyam esti, levelező

A humán mitokondriális genom: Evolúció, mutációk, polimorfizmusok, populációs vonatkozások. Egyed Balázs ELTE Genetikai Tanszék

A a normál allél (vad típus), a a mutáns allél A allél gyakorisága 50% a allél gyakorisága 50%

TARTALOM A KUTYA VISELKEDÉSKUTATÁSÁNAK TÖRTÉNETE ÉS ELMÉLETI ALAPVETÉSEI

Fajfogalom Linné és a differenciált fittnesz között. Keresztes Lujza BBTE Magyar Biológiai és Ökológiai Intézet, Kolozsvár

Fajképződés. Mi a faj és az alfaj?

Proontogenezis (megelőző szakasz) Egyedfejlődés (ontogenezis) Proontogenezis. Proontogenezis. Proontogenezis. Proontogenezis

HAPMAP Nemzetközi HapMap Projekt. SNP GWA Haplotípus: egy kromoszóma szegmensen lévő SNP mintázat

Diverzitás és stabilitás. Mi a biodiverzitás?

A PKU azért nem hal ki, mert gyógyítják, és ezzel növelik a mutáns allél gyakoriságát a Huntington kór pedig azért marad fenn, mert csak későn derül

A genetikai lelet értelmezése monogénes betegségekben

Molekuláris ökológia Általános Ökológia 2012

Genetika 3 ea. Bevezetés

Prenatalis diagnosztika lehetőségei mikor, hogyan, miért? Dr. Almássy Zsuzsanna Heim Pál Kórház, Budapest Toxikológia és Anyagcsere Osztály

Az evolúció bizonyítékai csak egy elmélet?

Az Agrármérnöki MSc szak tananyagfejlesztése TÁMOP /1/A projekt

ÁLLATTENYÉSZTÉSI GENETIKA

Gyors szelekciós folyamatos. Amikor az evolúció a szemünk előtt zajlik

c Kun Ádám, Typotex, Budapest, 2017 ISBN Kedves Olvasó! a és a facebook.com/typotexkiado oldalakon értesülhet.

Bevezetés a biológiába. Környezettan Bsc. Szakos hallgatóknak

Etológia/BSc. Etológiai alapvetések: Történet és módszer. Miklósi Ádám Pongrácz Péter

Bakteriális identifikáció 16S rrns gén szekvencia alapján

Intelligens Rendszerek Elmélete. Párhuzamos keresés genetikus algoritmusokkal. A genetikus algoritmus működése. Az élet információ tárolói

Életmenet összetevők: Méret -előnyök és hátrányok versengés, predáció, túlélés optimális méret kiszelektálódása

Etológia/BSc. Etológiai alapvetések: Történet és módszer. Miklósi Ádám Pongrácz Péter

Dr. Máthéné Dr. Szigeti Zsuzsanna és munkatársai

TARTALOM. 1. Bevezetés 2. A viselkedés genetikája 3. A viselkedés evolúciója

Farmakológus szakasszisztens Farmakológus szakasszisztens 2/34

TANMENET BIOLÓGIA XII. ÉVFOLYAM 2012/2013

2013/2014.tanév TANMENET. a 11. osztály esti gimnázium biológia tantárgyának tanításához.

Genetikus algoritmusok

Genetika 2. előadás. Bevezető

Tanmenet a Mándics-Molnár: Biológia 9. Emelt szintű tankönyvhöz

Tartalom. Előszó... 3

I. A sejttől a génekig

SIMON EDINA KIS POPULÁCIÓK PROBLÉMÁI LEGKISEBB ÉLETKÉPES POPULÁCIÓ (MVP, MINIMUM VIABLE POPULATION) PROBLÉMÁK MVP PONTOS BECSLÉSE

2). Az embert mint kulturális konstrukciót az archaikus közösségek társas viszonyaihoz való alkalmazkodottság jellemzi

Példák a független öröklődésre

Biológia. Biológia 9/29/2010

Koevolúció. Kölcsönös egymásra hatás fajok evolúciójában

Konzervációbiológia 2. előadás. A biológiai sokféleség

Számítógépes döntéstámogatás. Genetikus algoritmusok

Apor Vilmos Katolikus Iskolaközpont Helyi tanterv Szabadon választható tantárgy: biológia évfolyam

Miért vagyunk mindannyian különbözõek?

Domináns-recesszív öröklődésmenet

Adatok statisztikai értékelésének főbb lehetőségei

Tehát a kérdés az, hogy megváltoznak-e az allélgyakoriságok az egyes nemzedékben?

Újpesti Bródy Imre Gimnázium és Ál tal án os Isk ola

Kromoszómák, Gének centromer

A kromoszómák kialakulása előtt a DNS állomány megkettőződik. A két azonos információ tartalmú DNS egymás mellé rendeződik és egy kromoszómát alkot.

Az ökológia alapjai. Dinamikus állatföldrajz. Az egyedek tér-időbeli eloszlása, szétterjedés ökológiája

Átírás:

Populációgenetika és evolúció Előadók: Pénzes Zsolt (Ökológiai Tanszék) és Török Tibor (Genetikai és Molekuláris Biológiai Tanszék) Szükséges előismeretek: genetika 1. Alapfogalmak, történet, koncepció Alapfogalmak. Evolúció, adaptáció, természetes szelekció, genetikai sodródás, neutrális evolúció. A faj: fajképződés, fajkoncepció, rendszerezés. Az evolúcióbiológia története: Darwin előtt, C. Darwin és A. R. Wallace (a szelekció elmélete), Mendel elméletének újra felfedezése (viták), a modern szintézis, molekuláris evolúció, napjaink irányzatai. A biológiai szerveződésről. Dinamika (modellek, egyensúly, stabilitás). Karakter (jelleg): fontosabb típusok, felosztás. Molekuláris karakterek. Mutációk felosztása evolúciós szempontok alapján, fontosabb mutációs ráta definíciók. Evolúciós bizonyítékok (eredet és változás). Kis időléptékű folyamatok, példák (lepke melanizmus, házi veréb elterjedése É-Amerikában, HIV 3TC rezisztenciája). Mesterséges szelekció. Természetes változatosság felosztása, fajhatár kérdése (osztályozási rendszer, gyűrűfajok). Uniformitarianizmus. Mesterséges fajképzés (poliploidia). Homológiák (a genetikai kód, hátrányos jellegek, panda-princípium). Homológiák korrelációja. Fosszíliák. 2. A természetes szelekció. Kompetíció, mortalitás, életmenet stratégiák ("a létért való küzdelem"). A természetes szelekció logikai feltételei: reprodukció, öröklődés, változatosság és fitness. Részletes példák: HIV 3TC rezisztenciája, Biston betularia ipari melanizmusa. A környezet szerepe. Karakterek osztályozása szelekció alapján, a neutralitás. A természetes szelekció típusai példákkal: irányított (halászat), stabilizáló (születési testméret) és diszruptív (Pyrenestes ostrinus csőrmérete). Szelekció: egyéb felosztások. 3. Változatosság a természetes populációkban. Változatosság a biológiai szerveződés különböző szintjein (példák: viselkedés, morfológia, élettan, biokémia, kromoszómák). Fehérjék: enzimpolimorfizmus és detektálása, szekvencia. A genetikai variabilitás, egy és multilokuszos genetikai markerek (DNS fingerprinting, RAPD, AFLP, RFLP, mini és mikroszatellit). A DNS szekvencia (magi és organellum, különbségek, jelentősége) rövid példákkal. Változatosság a reproduktív sikerben, példa: orchideák és a beporzás módja. A Lorenz görbék. Új változatok forrásai, ú j változatok és a véletlen. A stabil polimorfizmus. A változatosság kvantitatív értelmezése a populációkban. Alapfogalmak. A genetikai variabilitás kvantitatív jellemzése, becslése egy populációban: heterozigócia és polimorfizmus, ezek mértéke a természetes populációkban. Fontosabb szekvencia szintű mérőszámok, szekvencia divergencia.

4. Populációgenetika: Hardy-Weinberg egyensúly, szelekció és mutáció Generáció értelmezése. Allél gyakoriság és genotípus gyakoriság dinamikája, általános feltételek. Populáció génkészlete. Dinamika Hardy-Weinberg feltételek között. A Hardy-Weinberg egyensúly és jelentősége. Hardy-Weinberg egyensúly a gyakorlatban, példák: globin változatok előfordulásának értelmezése, MN és AB0 vércsoportok, vérzékenység. Fitness koncepciója a populációgenetikában. Generáció és szelekció hatása. Szelekciós modellek egy lokuszon, fontosabb alapesetek. A természetes szelekció alaptétele (Fischer tétel). Szelekciós koefficiens. Az evolúció sebessége és szelekció. Stabilitás: fixáció és stabil polimorfizmus. A heterozigóta előny. A fitness és szelekciós koefficiens becslése. Példák: Drosophila Glued mutáns, galambok transzferrin polimorfizmusa. A mutáció alapmodellje egy lokuszon, stabilitás. Mutációs nyomás, mutáns allél spontán elterjedése. Szelekció és mutáció. A szelekciós mutációs egyensúly jelentősége, alkalmazása (kondrodisztrof törpeség). Szelekció mutáció részletes példa: ipari melanizmus (genetikai háttér, fitness becslése, modellek alkalmazása, lehetséges alternatív magyarázatok). 5. Populációgenetika: populációk szerkezete, beltenyésztés Párzási rendszerek (fenotípus): pozitív és negatív asszortatív párzás, példák. A beltenyésztésről általában. Speciális eset: az önmegtermékenyítés. A heterozigozitás, mint mérőszám. A betenyésztési együttható kettős értelmezése, egy lokuszos modell. A valószínűségi megközelítés, allél eredet: autozigóta és allozigóta. A beltenyésztési együttható becslési módszerei, családfák elemzése. A rokonsági együttható és rokonsági fok értelmezése. Beltenyésztés és szelekció. Recesszív eset, a relatív kockázat. Szelekciós mutációs egyensúly beltenyésztéssel. Populációk genetikai differenciálódása, populációk szerkezete. Hierarchikus szerkezet, a heterozigozitás becslése. Példa: Linanthus parryae. Fixációs index. Genetikai differenciáció kvantitatív jellemzésének, becslésének egyéb módszerei. A beltenyésztés, mint speciális eset. Genetikai differenciáció mértéke természetes populációkban. A Wahlund hatás. Migráció, génáramlás. A kontinens sziget modell. Migráció és stabilitás. Populációk keveredésének mértéke, példák. A szelekciós migrációs egyensúly. 6. Populációgenetika: szelekció egyéb esetei, multilokuszos populációgenetika és kvantitatív genetika Denzitásfüggő és gyakoriságfüggő szelekció. Példák. Stabil polimorfizmusra vezető esetek áttekintése: heterogén élőhely, gyakoriságfüggés, szelekció mutáció migráció egyensúlyi esetek. Több lokuszos populációgenetika specialitásai: a kapcsoltsági egyensúly és LDE. Példák: Papilio és Heliconius fajok mimikrije, vércsoportok. Ember HLA rendszere, gazda- parazita koevolúció. Populáció szerkezet hatása több lokuszon. LDE gyakorisága természetes populációkban és lehetséges okai. Szelekció több lokuszon: fitness interakciók, episztázis. Hitch-hiking. Szelekció hatásának kimutatása DNS szekvenciákban, példa: rezisztenciagének keresése.

Folytonos változatosság, kvantitatív jelleg. Darwin pintyek. Kvantitatív genetika koncepciója, fenotípus variabilitás felosztása. Az additív genetikai variancia, heritabilitás becslése. Példa: Darwin pintyek szülő-utód korrelációi. Szelekció értelmezése kvantitatív jellegre, a szelekciós differenciál. Genotípus és fenotípus eloszlás, fontosabb típusok. Irányított és stabilizáló szelekció hatása. Mesterséges szelekció, példák. Szelekció mértéke természetes populációkban. 7. Populációgenetika: genetikai sodródás A véletlen szerepe. A genetikai sodródás (drift) és hatását befolyásoló tényezők, példák. Következmények: palacknyak effektus és alapító hatás. Allélszubsztitúció drift hatására, heterozigozitás és drift. A Wright-Fischer modell és tesztje. Fontosabb eredmények (Kolmogorov diffúziós egyenletek). Az effektív populációméret. Mutáció és drift, fontosabb modellek. Migráció és drift. Példák: életmenet jellemzők becslése neutrális markerekkel. A neutrális elmélet. Neutrális evolúció sebessége. A koaleszcens, génfák. Molekuláris evolúció, szubsztitúciós modellek, genetikai távolság. Szelekció és/vagy drift, példák. A neutrális elmélet modern változatai. 8. Populációgenetika: összefoglalás, alkalmazott populációgenetika Szintézis: a genetikai változatosságot formáló tényezők, relatív jelentőségük. Adaptív topográfia. Wright ( shiting balance ) és Fischer (fokozatosság) vita. Öröklődő emberi betegségek gyakorisága Peszticidrezisztencia, általános trendek Természetvédelmi genetika, nem egyensúlyi populációk Molekuláris markerek alkalmazása a szupraindividuális biológiában: rokonsági kapcsolatok, egyedek besorolása csoportokba (származási hely), populációk szerkezete és története, identifikáció. 9. Forma és funkció: adaptációk, fenotípus evolúció, a szelekció egysége. Adaptáció és természetes szelekció. Kummulatív evolúció. Koadaptáció. Példa: szem evolúciója. Hátrányos jellegek kérdése. Preadaptáció: morfológia (példa: madártoll) és molekuláris (példa: krisztallin fehérje) szinten. Adaptív formák kombinációi. Adaptációk genetikája: Wrigh, Fischer, Goldstein, Kimura modellek. Adaptációk vizsgálata: modellek, kísérletek, a komparatív módszer. Kényszerek. Időbeli késés, a neotropikus anakronizmus. Genetikai kényszer. Egyedfejlődési kényszerek: pleiotrópia, kanalizáló szelekció, D Arcy Thompson transzformációk. Szelekció és kényszer. Allometria. Történeti kényszerek, példa: nervus laryngeus recurrens gerincesekben. Alternatív adaptációk. Adaptációk csereviszonya. Fenotípus evolúció jelentése. Evolúciósan stabil stratégiák és az adaptív dinamika koncepciója. A szelekció egysége. Gén és egyed. Rokonszelekció. A csoportszelekció kritikája. Adaptációk az ivaros szaporodásban. Az ivaros szaporodás kérdése. Önszerveződés. Példák: szociális rovarok, csoportszerveződés. 10. Evolúció és diverzitás.

A faj. Diagnózis és elméleti koncepciók. A biológiai koncepció és változatai, ökológiai és fenetikai koncepció. Izolációs barrier, Dobzhansky féle felosztás. Példák. A fajon belüli, geográfiai léptékű változatosság. Adaptív magyarázat és drift. Klinek. Kompetíció és variabilitás. A fenetika kritikája. Adaptáció és génáramlás: fajkoncepciók ütközési pontjai. Hibridek. Nominalizmus realizmus és a taxonómiai egységek a különböző koncepciók szerint. Fajképződés (speciáció). Fontosabb típusok, példákkal. Az allopatrikus speciáció: prezigotikus (kísérletek) és posztzigotikus (Dobzhansky-Muller elmélet, evidenciák). Reinforcement. Hibridspeciáció növényeknél, példa: Tragopogon, Iris. Parapatrikus speciáció, lépcsős klin, hibridzónák. Szimpatrikus speciáció: modellek, fitofágok. Ivari szelekció és fajképződés. Izolációért felelős gének, a fajképződés genetikai alapjai. 11. Evolúció és diverzitás A törszfa. OTU koncepciója. Populációgenetika és filogenetika kapcsolata. Filogenetika: a ma élő fajok kapcsolatának feltárása. Filogenetikai karakterek. A kladisztika alapjai, homológiák. Parszimónia. Molekuláris filogenetika, a rekonstrukciós módszerek alapelve (ML, NJ, Bayes). Molekuláris és morfológiai jellegek összehasonlítása, trendek. Rendszerezés kérdése. A hierarchikus osztályozás. Rendszerező alapelvek és taxonómiai iskolák. Csoportok karakter típusok alapján. A filogenetikai rendszer problémái. Evolúciós biogeográfia. Fajok térbeli eloszlását meghatározó tényezők: ökológia és történet. A történeti tényezők: diszperzal és vikariancia. Filogeográfia. A jégkorszak utáni kolonizáció rekonstrukciója Európában. Lokális adaptív radiációk (Darwin pintyek, Karib szigetek Anolis fajai, Hawaii Drosophila fajai). Nagyléptékű trendek. Vikariancia biogeográfia, areakladogram. 12. Makroevolúció I. Genom evolúció. Homológ gének különböző időskálán: gének kora, divergencia sebessége. Génduplikációk, mint nagy evolúciós lépések. Géncsaládok evolúciója. A genom mérete, genom redukció. Gének száma és eloszlása a genomban, génsorrend. Géntranszfer. Nem-kódoló régiók. Kromoszóma evolúció (X és Y kromoszómák). Transzpozonok evolúciós jelentősége. Egyedfejlődés és evolúció ( evo-devo ). Egyedfejlődés megváltozása, mint a fajképződés alapja (morfológia és viselkedés). Hagyományos kép: Haeckel törvény és a kivételek. Heterokrónia, heterotópia. Szabályozó gének mutáció. A Hox génkomplex. A homológia revíziója. 13. Makroevolúció II. Makroevolúciós interpoláció problémája. Az élet története, fontosabb átmenetek és bizonyítékok. Az élet keletkezése: labor kísérletek, RNS világ. A sejt eredete. A chemoton. Többsejtes formák megjelenése. Az evolúció sebessége. Becslések: populációgenetika és fosszilis leletek. Gradualizmus, Eldredge Gould hipotézis példák. Taxonómiai ráta. Túlélési görbék.

Koevolúció és koadaptáció. Növény rovar koevolúció. Kofilogenetika, kospeciáció és szekvenciális evolúció. Gazdaváltás. Gazda parazita koevolúció. A virulencia evolúciója. Koevolúciós versengés. A vörös királynő hipotézis. Adaptív radiációk. Adaptív radiáció magyarázata, számos példa. Kihalások okai és következményei. Tömegkihalások. Kihalási ráta eloszlása, a hatvány törvény. Fajszelekció. Nagyléptékű trendek a diverzitás változásában. Evolúció és komplexitás. Termodinamikai vonatkozások. 14. Humán evolúció és variabilitás. Viták és objektivitás. Filogenetikai kapcsolatok. Fosszilis leletek. A modern populációk eredete. Genetikai változatosság az emberi populációkban. Humán viselkedési jellegek. Szociális evolúció. Általános irodalom Hartl D.L. és Clark A.G. (1997) Principles of population genetics (3. kiadás). Sinauer Ridley M. (2003) Evolution (3. kiadás). Blackwell Futuyma D.J. (1998) Evolutionary biology (3. kiadás). Sinauer Maynard Smith J. (1998) Evolutionary genetics (2. kiadás). Oxford Univ. Press Page R.D.M. és Holmes E.C. (1998) Molecular evolution. Blackwell