1999-2000

Llicenciatura en Biologia (3361)


Evolució(12323) 


Identificació de l’assignatura

L’assignatura Evolució és una matèria obligatòria del currículum de Biologia de la Universitat Pompeu Fabra i s’imparteix durant el segon trimestre de tercer curs. Consta de 4,5 crèdits: 3 de teoria i 1,5 de pràctiques.

Coordinació i professorat

L’assignatura forma part del grup docent coordinat per Jaume Bertranpetit. El professor serà Jaume Bertranpetit. Altres persones col·laboraran en algunes classes concretes i en algunes sessions pràctiques.

Objectius generals

El projecte docent de l’assignatura Evolució pretén:

1. Fer servir els conceptes evolutius com a eina per entendre els mecanismes de la vida, a tots els nivells, des del molecular fins als ecosistemes.

2. Entendre els mecanismes de l'evolució a diversos nivells i molt especialment al molecular. Es pretén que s'aprengui a fer preguntes dins del context dels mecanismes explicatius dels processos vius.

3. Entendre i saber analitzar l'evolució molecular com a procés que podem modelar i analitzar; establir-ne les bases teòriques i veure si s'hi ajusten els processos reals. Entendre l'evolució dels gens i les implicacions per a l'evolució dels genomes, de les funcions dels gens i les relacions que tenen amb l'evolució de les poblacions i de les espècies.

4. Entendre els grans processos evolutius i centrar-ho en alguns punts clau de l'evolució: la generació de complexitat, els grans canvis en l'evolució, l'origen de la vida o les grans transicions en l'evolució.

5. No es pretén fer un curs descriptiu de l'evolució. Això s'ha fet parcialment a zoologia, botànica o microbiologia i pot trobar-se a molts llibres descriptius. L'aproximació aquí serà analítica.

6. Donar les eines perquè l'estudiant afronti un problema evolutiu nou i propi, perquè tingui les eines per analitzar-lo numèricament i treure'n les conclusions que l'anàlisi li possibiliti. Per tant, es considerarà prioritari la capacitat de resolució de problemes a través de l'anàlisi de l'evolució molecular.

7. En general, s’intentarà donar una visió explicativa als fenòmens biològics, incitant l’estudiant a no conformar-se amb les descripcions (ja siguin morfològiques o moleculars) i buscar sempre "el perquè les coses són com són", aplicant-ho a nivells tant de bases moleculars com d’estructura i funció de l’organisme.

Objectius específics

Es faran per cada capítol, que abastarà una hores de classe. Per cada capítol hi haurà uns objectius i continguts específics; una explicació de continguts; una referència directa al text bàsic, que es proporcionarà. Hi haurà també una bibliografia complementària. Tot això es donarà als estudiants en un text per cadascuna de les classes.

Les classes pràctiques es faran exclusivament a través de tractaments numèrics de la informació. Les primeres pràctiques ensenyaran a fer servir un conjunt de programes informàtics i eines d'internet i posteriorment s'hauran d'aplicar a un cas concret triat per grups de tres alumnes entre una llista proposada o altres que els alumnes puguin proposar. Al final els treballs s'exposaran en una sessió que serà en forma de pòster, com si es tractés d'un congrés.

Avaluació

Hi haurà una avaluació que respongui clarament als objectius docents marcats, tant pel conjunt de l’assignatura, com per cada un dels capítols. La teoria s'avaluarà a través de preguntes d'elecció múltiple i preguntes de resposta curta. Les classes pràctiques també seran (com és obvi) avaluades. L'avaluació de les pràctiques es farà pel treball que hauran fet els estudiants en la sessió d'exposició del poster. Les tres millors notes pels posters els serà atorgat un "premi". La nota final serà 2/3 per la teoria i 1/3 per les pràctiques.

Requeriments

Els requeriments de partida seran els continguts d'antropologia, genètica i mètodes numèrics i informàtics fonamentalment. Per alguns capítols es requerirà repassar conceptes d'assignatures anteriors. Fer el treball de pràctiques és obligatori per superar l'assignatura.

Temari teòric

Introducció

Tema 1. L'evolució i els seus problemes

Proves de l'evolució. Els mecanismes de l'evolució. Evolució morfològica i molecular. Espècies, especiació i velocitat de l'evolució.

Tema 2. Conceptes bàsics d'evolució

Evolució i classificació: aproximació cladística, fenètica i evolutiva. Filogènia i sistemàtica. Micro i macroevolució.

Tema 3. El context de temps i espai en el procés evolutiu

Les eres geològiques i els grans esdeveniments en l'evolució. Geologia històrica de la terra i la forma dels continents. La diversitat d'espècies.

FONAMENTS DE L'EVOLUCIÓ MOLECULAR

Tema 4. Els mecanismes de canvi

La mutació: tipus i freqüències. La recombinació i la conversió gènica.

Tema 5. Genètica de poblacions I

Selecció. Deriva. Grandària efectiva de població.

Tema 6. Genètica de poblacions II. Substitució gènica

Polimorfismes. La teoria neutral de l'evolució.

Tema 7. Canvis en les seqüències de nucleòtids

Tema 8. Taxes de substitució nucleotídica

La diversitat de taxes de substitució. Causes de la variabilitat. Selecció positiva.

Tema 9. Patrons de substitució i reemplaçament de nucleòtids

Patrons observats de substitució. Ús no aleatori de codons. Rellotges moleculars: tests i exemples. Avaluació del rellotge molecular de l'evolució

Tema 10. Filogènia molecular I

Terminologia. Tipus de dades. Mètodes de reconstrucció d'arbres. Mètodes basats en distàncies. Mètode de màxima parsimònia. Mètodes per màxima versemblança.

Tema 11. Filogènia molecular II

Estimació de la llargada de branques. Estimació de temps de divergència. Comparació entre arbres i consens. Robustesa d'un arbre. Problemes de la reconstrucció filogenètica.

Tema 12. Filogènia molecular III

Exemples de filogènies moleculars i diferents aplicacions. La genealogia d'un gen i el procés de coalescència.

Tema 13. Duplicació gènica

Tipus de duplicació gènica. Duplicació de dominis i elongació dels gens. Formació de famílies de gens i l'adquisició de noves funcions. Datació de les duplicacions. Pèrdua de gens. Exemples.

Tema 14. Exon shuffling

Estimació de la llargada de branques. Estimació de temps de divergència. Comparació entre arbres i consens. Robustesa d'un arbre. Problemes de la reconstrucció filogenètica.

Tema 15. Evolució concertada

Mecanismes d'evolució concertada: conversió gènica i recombinació no homòloga. Detecció. Taxa i implicacions evolutives de l'evolució concertada.

Tema 16. Evolució per transposició I

Transposició i retrotransposició. Elements transposables. Retroelements. Retroseqüències.

Tema 17. Evolució per transposició II

LINEs i SINEs; seqüències Alu. Efectes evolutius i genètics de la transposició. Transferència horitzontal de gens.

Tema 18. Evolució dels genomes I

La grandària del genoma. Evolució de la grandària en procariotes. El genoma mínim. Reducció de la grandària dels genomes. La grandària del genoma en eucariotes. L'augment i el manteniment de la grandària del genoma. L'estructura repetitiva del genoma eucariota.

Tema 19. Evolució dels genomes II

Distribució de gens. Evolució cromosòmica. Canvis en l'ordre i la distribució de gens en el genoma. Contingut de C+G dels genomes i organització composicional dels genomes.

Temes claus en l'evolució

Tema 20. L'origen de la vida

Tema 21. L'arbre de la vida i els regnes de la vida

Tema 22. Hi ha progrés en l'evolució? Física i evolució

Tema 23. El registre fòssil i l'evolució. Morfologia i molècules en l'evolució

Tema 24. Els mecanismes d'especiació

Tema 25. La velocitat de l'evolució: Macroevolució i microevolució

Tema 26. Les unitats de selecció, les unitats d'evolució

Tema 27. Sexe i evolució

Tema 28. Les grans transicions en biologia

Tema 29. Filogènies en epidemiologia molecular

Tema 30. L'evolució biològica com a model de canvi. Generalització de processos

Programa de pràctiques

Les pràctiques tindran una primera part que serà de format estàndard, amb ordinadors, per tal d'aprendre les eines fonamentals per l'anàlisi de l'evolució molecular. Seran 4 sessions de 2 hores, 8 en total.

Al mateix temps, en grups de 3, es triarà un problema concret per resoldre i els estudiants hi treballaran. La resta de classes pràctiques seran de resolució de dubtes, discussió i proposar noves anàlisis o interpretacions de resultats.

El producte final serà un treball que s'haurà de presentar escrit, per tal de ser llegit per la resta d'estudiants i pels professors. El format serà com un pòster d'un congrés on hi haurà els resultats de l'estudi. El pòster serà preferentment en anglès, tot i que es podrà acceptar en català o castellà. Un jurat farà la qualificació i es donaran tres premis a les millors qualificacions.

METODOLOGIA DE L'EVOLUCIÓ MOLECULAR

Pràctica 1. Duració 2 hores.

Eines a internet per obtenir informació de seqüències de DNA i de proteïnes. Bases de dades de seqüències i extracció d'informació. Recursos informàtics per estudiar l'evolució. Estructura de les dades. Paquet CLUSTAL-W

Pràctica 2. Duració 2 hores.

Ús dels paquets PHYLIP i TREEVIEW

Pràctica 3. Duració 2 hores.

Ús del programa DNASP

Pràctica 4. Duració 2 hores.

Estratègies d'anàlisi pels problemes concrets amb el software disponible

Pràctica 5. Duració 2 hores.

Fòrum de discussió I

Pràctica 6. Duració 2 hores.

Fòrum de discussió II  

Pràctica 7. Duració 2 hores.

Fòrum de discussió III

Pràctica 8. Duració 2 hores.

Programa Blind Watchmaker

Les 4 primeres pràctiques seran per aprendre les eines informàtiques d'anàlisi filogenètic que després hauran de ser emprades pels estudiants en cada estudi. Per tant seran essencials per a poder desenvolupar el treball de pràctiques. Les altres tres es faran en grups reduïts, seran de discussió dels problemes, resultats i enfocament de l'anàlisi de cada grup i seran d'assistència presencial obligatòria per tal de posar en comú els problemes que vagin sorgint en el treball de cada grup. L'última pràctica és per veure un cas concret d'evolució artificial.

BIBLIOGRAFIA

LECTURA INICIAL BÀSICA

Hi ha un llibret de divulgació que és bàsic per l'assignatura. Es tracta de Ridley (1987), en castellà. ES DE LECTURA OBLIGATÒRIA DE PARTIDA. Es tracta de llegir-lo durant les vacances o en els primers dies. És senzill i petit. Tots els continguts són bàsics per l'assignatura i tot i que no s'hi farà referència en capítols concrets i se suposarà que s'ha llegit.

 

LLIBRE DE TEXT

Dissortadament no hi ha un llibre de text per tota l'assignatura, tot i que hi ha una referència bàsica per cada capítol. Pels capítols d’evolució molecular seguirem el llibre:

tot i que Page & Holmes és també molt interessant.

Pels altres capítols no hi ha un llibre de text. N'hi ha diversos que podrien ser interessants, però són massa extensos per les hores que hi dedicarem. Cal destacar el manual més emprat a tot el món, Ridley 1997 com a manual general d'una assignatura d'Evolució més descriptiva que la farem aquí.

 

Llibres bàsics

 

Altres llibres

Darrera actualització 24-11-2010
© Universitat Pompeu Fabra, Barcelona