Populiacijų ir ekologinė genetika

Dalyko anotacija lietuvių kalba

Šis kursas skirtas supažindinti gamtamokslius studentus su populiacijų ir ekologinės genetikos pagrindais, paaiškinant kokie mikroevoliuciniai procesai vyksta populiacijose, kaip pagrindiniai evoliuciniai veiksniai (mutacijos, genų dreifas, genų srautas ir atranka) keičia populiacijų genofondą ir kuo šie pokyčiai yra svarbūs atskirai populiacijai, sąveikoms tarp populiacijų ir naujų rūšių susidarymui. Studentai išmoks patys pasirinkti tinkamus molekulinius žymenis gamtinių, atlikti molekulinę analizę, paskaičiuoti pagrindinius parametrus, ir įvertinti genetinės struktūros pokyčius gamtinėse populiacijose.

Dalyko anotacija užsienio kalba

This course is intended to provide life-science students with an introductory survey of population and ecological genetics, emphasizing basic principles and focus on understanding how the major forces of evolution (natural selection, genetic drift, mutation, and migration) influence patterns of genetic variation within populations, inferences about population structure, and the speciation process. Students will learn how to choose the correct markers, to do the molecular analysis, calculate main parameters and evaluate the genetic structure of natural populations.

Būtinas pasirengimas dalyko studijoms

Bendroji biologija, Bendroji genetika, Evoliucija ir filogenija

Dalyko studijų rezultatai

Paaiškinti esmines populiacijų ir ekologinės genetikos sąvokas.
Žinoti kokie yra pagrindiniai genetinių duomenų analizės principai, kaip jie gali būti pritaikomi populiacijų genetinės struktūros tyrime, suvokti genetinės pusiausvyros vertinimo reikšmę gamtinėse populiacijose
Paaiškinti evoliucijos veiksnius, kurie populiacijose nekeičia alelių dažnių.
Gebėti paaiškinti kaip mutacijos, migracijos, genų srautas, gamtinė atranka keičia genetinės įvairovės pobūdį populiacijose ir tarp populiacijų. Suprasti, kaip sąveikaujant skirtingiems veiksniams keičiasi populiacijų genofondas.
Apibrėžti rūšies sąvoką, šiuolaikines rūšies koncepcijas, paaiškinti naujų rūšių susidarymo mechanizmus.
Apibūdinti populiacijų fragmentacijos ir apsaugos strategijų svarbą genetinės įvairovės praradimui ir išsaugojimui. Įgyti žinias apie šiuolaikines tarprūšinės ir vidurūšinės įvairovės apsaugos strategijas.
Įtvirtinti įgytas populiacijų ir ekologinės genetikos žinias ir jas pritaikyti gamtinių populiacijų tarprūšinės ir vidurūšinės genetinės įvairovės vertinimui.

Dalyko turinys

Paskaitos
1. Populiacijų vaidmuo evoliucijos procesuose. Genetinės, ekologinės ir morfofiziologinės populiacijų charakteristikos.
2. Populiacijos genofondo sąvoka. Genų ir genotipų dažniai populiacijose.
3. Populiacijų genetinio kintamumo parametrai: polimorfizmas, heterozigotiškumas, alelių skaičius lokuse.4. Ideali populiacija. Hardžio, Vainbergo ir Kastlio dėsnis. Populiacijų genetinė pusiausvyra.
5. Elementarūs evoliucijos procesai.
6. Alelių dažnių nekeičiantys veiksniai. Inbrydingas gamtoje: žalingas poveikis, apsaugos mechanizmai, giminingo kryžminimo įverčių paskaičiavimas.
7. Alelių dažnius keičiantys veiksniai. Mutacijos kaip populiacijų genofondo kitimo priežastis.
8. Genų srautas. Genų dreifas, butelio kaklelio ir įkūrėjo efektai.
9. Gamtinės atrankos formos ir veikimo lygiai. Gamtinės atrankos poveikio vertinimas populiacijų genofondams.
10. Sąveikos tarp skirtingų evoliucijos veiksnių.
11. Rūšies sąvoka. Biologinė ir kitos šiuolaikinės rūšies koncepcijos.
12. Izoliacijos reikšmė rūšių susidarymui. Biologinė ir geografinė izoliacija. Prezigotiniai ir postzigotiniai izoliaciniai mechanizmai. Alopatrinis ir simpatrinis rūšių susidarymas.
13. Tarprūšinių genetinių parametrų vertinimas: genetinis panašumas ir genetinis atstumas.
14. Genomo įvairovė: lietuviai Europoje. Žmonių rasių populiaciniai tyrimai.
15. Populiacijų demografija ir išnykimas. Rūšių apsaugos strategijos.
Praktiniai užsiėmimai
Populiacijų genetinės struktūros molekuliniai tyrimo metodai. Populiacijų genetikos uždavinių ir problemų sprendimas. Mikroevoliucinių procesų modeliavimas. Dominuojantys žymenys: žmogaus populiacinė analizė. Kodominuojantys žymenys: izofermentų analizė. Mikrosatelitinių DNR sekų gausinimas ir išskirstymas PAA gelyje. Molekulinių duomenų analizė naudojant specifines kompiuterines programas. Gautų rezultatų interpretacija ir pristatymas.

Dalyko studijos valandomis

Dalyko studijos valandomis: paskaitos – 45 val., laboratoriniai darbai – 22,5 val., konsultacijos, egzaminai – 5,5 val., savarankiškas darbas (pasirengimas lab.darbams, koliokviumui ir egzaminui) – 57 val. Iš viso - 130 val.

Studijų rezultatų vertinimas

Tarpinis testas (koliokviumas) raštu sudaro 20 % galutinio studentų žinių įvertinimo. Laboratoriniai darbai – 30 %. Egzaminas- 50 % galutinio žinių įvertinimo.

Literatūra

1. 2007 Conner J. K, Hartl D. L. Ekologinės genetikos pradmenys. Vilniaus universiteto leidykla
2. 2007 Allendorf F.W., Luikart G. Conservation and the genetics of populations. Singapore, Blackwell Publ.
3. 2004 Kučinskas V. Genomo įvairovė: lietuviai Europoje. Vilnius.
4. 2003 Paulauskas A., Slapšytė G., Morkūnas V. Bendrosios genetikos tyrimų metodai ir pratybos. Vilnius: Infrorastras
5. 2002 Paulauskas A., Tubelytė V. Genetikos praktikumas: III. Izofermentų genetika. Kaunas: VDU leidykla.
6. 2008 Graham B. Selection: the mechanism of evolution (2nd ed.). N. Y., Oxford Univesity Press.
Papildoma literatūra
1. 1995 Tejaras de Šardenas P. Žmogaus fenomenas. Vilnius
2. 1989 Maynard S. J. Evolutionary genetics. Oxford N.Y.,
3. 1986 Futuyma D. J. Evolutionary biology. Sunderland, Sinauer Associates.
4. 1959 Darvinas Č. Rūšių atsiradimas natūraliosios atrankos būdu. Vilnius, Valstybinė politinės ir mokslinės literatūros leidykla.