Udviklingen af Livets Træ (Q3) ( forår 2011 - 5 ECTS )
Rammer for udbud
-
Uddannelsessprog:
engelsk
-
Niveau:
Bachelorkursus
-
Semester/kvarter:
3. kvarter
-
Timer per uge:
6
-
Deltagerbegrænsning:
Ingen
-
Undervisningssted:
Århus
-
Hovedområde:
Det Naturvidenskabelige Fakultet
-
Udbud ID:
25913
Formål
Den mængde DNA sekvens-data, der er tilgængelig i offentlige databaser, har revolutioneret den måde, hvorpå vi identificerer og klassificerer individuelle arter og afkoder, hvorledes nye arter udvikler sig. Alle forskelle mellem nulevende arter og derfor mellem deres genomer er opstået under en evolutionær proces, som tager sit udgangspunkt i de oprindelige arters genomer. Ændringerne kan enten være opstået som baseudskiftninger eller som forandringer i genomets struktur. At opbygge og analysere fylogenier fra DNA-sekvenser er derfor en væsentlig del af de fleste områder indenfor biologien, herunder evolution og økologi, men også molekylær biologi, genomforskning og molekylær medicin.
Formålet med kurset er at introducere "fylogenetisk analyse" og dets mange anvendelser. De studerende vil for det første opnå "hands on" erfaring med at opbygge fylogenetiske træer fra DNA-sekvens-data. For det andet vil de ved hjælp af fylogenetik lære at teste evolutionære hypoteser vedrørende naturlig selektion. Endelig vil de kunne anvende fylogenetiske metoder til at løse et biologisk/biomedicinsk problem efter eget valg ved hjælp af offentligt tilgængelig data.
Obligatorisk program
Hele kurset
Indhold
-
Livets og jordens opståen og det tilhørende livets træ
-
Fylogenetisk analyse i taksonomi og systematik
-
Diversifikation af archae og bacteria
-
Oprindelse og differentiering af eukaryoterne
-
Udviklingen af planter og dyr
-
Ancient DNA, ancestral sekvens-rekonstruktion og gen-"genoplivelse": Eksempler: Kunne dinosaurerne se i mørke? Hvad kan vi udlede om Neanderthaleren ud fra dennes genom?
-
Molekylærdata og tidsbestemmelse af artsdannelse.
Eksempler: Stemmer artsdannelsestider estimeret vha. DNA-sekvenser med vores palæontologiske viden? Er artsdannelse gradvis eller sker den i spring?
-
Gentræer vs. artstræer og afstamningssortering: Hvorfor nogle gener fortæller at chimpansen er menneskets nærmeste slægtning, mens andre gener siger, gorillaen er nærmest.
-
Hvordan kan vi påvise tilpasninger på DNA-niveau?
Eksempler: Selektion på gener, der genkender patogener, udvikling af HIV env- genet.
-
Hominid og menneskets udvikling: hvor mange gener er blevet selekteret, siden mennesket adskilte sig fra chimpanserne?
-
Fylogenomik. Hvor mange gener skal vi bruge for at konstruere livets træ?
-
Genduplikation. Eksempler på udviklingen af nye genfunktioner. Eksempler: Er vertebraterne alle ancient polyploide? Hvorledes sætter vi en rod på livets træ?
Faglige forudsætninger
2 års studier i biologi, molekylærbiologi, molekylær medicin eller datalogi.
Underviser
Thomas Bataillon
og Mikkel H. Schierup
Undervisnings- og arbejdsform
3 timers forelæsning (F) i 7 uger.
3 timers teoretiske øvelser (TØ), med en blanding af artikeldiskussioner og computer tutorials i 7 uger.
Forelæsningerne vil fokusere på at forklare grundbegreberne indenfor fylogenetisk analyse, træ-konstruktionsmetoder og evolutionær hypotesetænkning vha. fylogenier. Disse vil blive suppleret med gæsteforelæsninger, der illustrerer brugen af fylogenetisk analyse i forskellige grene af biologien.
Litteratur
"Evolution" af N.H. Barton et al (CSHL Press). Uddrag af bogen suppleret med udvalgt læsning indenfor den nyeste litteratur (baggrundsartikler og originale videnskabelige arbejder).
Kursushjemmeside
www.aula.au.dk/PA2011/
Eksamensterminer
Ordinær eksamen: 3. kvarter
Reeksamen: Efter aftale med faglærer
Udbyder
Biologisk Institut
Læringsmål
Ved kursets afslutning forventes deltagerne at kunne:
-
Konstruere
fylogenetiske træer ved hjælp af fylogenetisk software og molekylære sekvens-data (DNA/protein)
-
Fortolke
fylogenetiske træer med henblik på at besvare et veldefineret fylogenetisk spørgsmål (fx er der bevis for uafhængige oprindelser af et (morfologisk) træk, er en given taksonomisk gruppe monofyletisk?)
-
Sammenligne
fylogenetiske træer rekonstrueret vha. forskellige trækonstruktionsmetoder.
-
Forklare
principperne, der ligger til grund for fylogenetisk træ-rekonstruktion (distance metoder såsom Neighbour-Joining, Parsimoni, Likelihood metoder)
-
Relatere
modeller for DNA og protein-sekvensers evolution til fylogenetiske metoder
-
Forklare
metoder til naturlig udvælgelse på DNA/protein niveau
-
Forklare
principperne bag komparative metoder og fylogenetiske metoders betydning for dette
-
Diskutere
videnskabelige artikler der anvender fylogenetiske metoder på ægte data.
Bedømmelse
-
Mundtlig eksamen, 30 minutter, ingen forberedelse
-
7-trins-skala
-
Ekstern censur
Den mundtlige eksamen starter med en diskussion af det individuelle projekt efterfulgt af en diskussion af relaterede fylogenetiske spørgsmål.
