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BIOLOGIA DELLE POPOLAZIONI ED EVOLUZIONISTICA

 

POPULATION AND EVOLUTIONARY BIOLOGY

 

Anno accademico 2017/2018

Codice attività didattica
SVB0026
Docente
Corso di studio
Scienze Biologiche D.M. 270
Anno
2° anno
Periodo didattico
II semestre
Tipologia
Affine o integrativo
Crediti/Valenza
5
SSD attività didattica
BIO/05 - zoologia
Erogazione
Tradizionale
Lingua
Italiano
Frequenza
Lezioni facoltative e esercitazioni obbligatorie
Tipologia esame
Scritto ed orale
Prerequisiti

  • italiano
  • english
Possedere conoscenze di base fornite dai corsi di Zoologia Generale e di Biologia Molecolare e Genetica

 
 

Obiettivi formativi

  • italiano
  • english

Questo insegnamento ha lo scopo di fornire agli studenti nozioni sulla genetica di popolazioni, evidenziando le interazioni tra i processi evolutivi basilari (mutazione, selezione naturale, deriva genetica, inincrocio, ricombinazione, flusso genico) nel modellare la struttura genetica e le traiettorie evolutive delle popolazioni naturali.

Le attività pratiche verranno svolte in laboratorio biomolecolare. Gli studenti dovranno acquisire la capacità di raccogliere e organizzare autonomamente i dati relativi alle attività di laboratorio  e di interpretare e sintetizzare i risultati ottenuti.

 

Risultati dell'apprendimento attesi

  • italiano
  • english

Gli studenti dovranno dimostrare di aver compreso i fondamenti teorici e alcune metodologie pratiche della biologia e genetica delle popolazioni naturali.

Gli studenti dovranno acquisire la capacità di discutere criticamente le varie metodologie di indagine; di applicarle correttamente ai diversi problemi di carattere genetico- popolazionistico, tassonomico ed evolutivo. Nel corso delle attività di laboratorio gli studenti dovranno acquisire dimestichezza con alcune metodiche biomolecolari e con i principali strumenti e apparecchiature utilizzati in un laboratorio biomolecolare. Dovranno inoltre acquisire rudimenti di elaborazione dei dati.

L’esame delle a volte discordanti ipotesi e teorie elaborate per interpretare e spiegare i processi popolazionistici aiuterà gli studenti a considerare criticamente gli argomenti affrontati.

Si tenterà di stimolare il confronto su alcuni argomenti appropriati. La lettura comune di passi di articoli scientifici emblematici aiuterà a sviluppare le abilità comunicative. Ulteriore incentivo verrà dallo svolgimento delle attività di laboratorio in piccoli gruppi (max. 2-3 persone).

 

Programma

  • italiano
  • english

Lezioni frontali

  • Introduzione al corso. (2 ore)

Struttura e obbiettivi del corso. Modalità di esame. Argomenti delle esercitazioni. Origini della genetica.

  • Le origini dell’evoluzionismo moderno e la controversia mendeliani-darwinisti. (4 ore)

La teoria Darwiniana. La riscoperta delle leggi di Mendel. La teoria di deVries. Caratteri fenotipici qualitativi e quantitativi.

  • Origine della variazione genetica. (8 ore)

Fonti di variabilità fenotipica. Mutazioni della linea somatica e della linea germinale. Classificazione delle mutazioni.

Mutazioni puntiformi, segmentali, cromosomiche. Mutazioni puntiformi: esempio dell'anemia falciforme.

Mutazioni da espansione di triplette: esempi della corea di Huntington e della sindrome dell'X fragile.

Mutazioni indotte da elementi trasponibili. Ricombinazione reciproca e non-reciproca. Evoluzione concertata delle famiglie geniche. Meccanismi di evoluzione concertata.

  • Dinamiche geniche nelle popolazioni. (10 ore)

Il principio dell'equilibrio di Hardy-Weinberg. Frequenze alleliche e frequenze genotipiche. Calcolo delle frequenze alleliche e dalle frequenze genotipiche.

Assunti di validità della legge di HW. Esercizi in classe sulla legge di HW.

La "sintesi moderna". Le assunzioni di Fisher. La varianza genetica additiva..

Coefficienti di selezione e di fitness. Esempi sperimentali di deviazione dall'HWE.

Selezione naturale e modelli di interazione fra alleli in regimi di dominanza-recessività, codominanza, sovra- e sotto-dominanza.

Definizione ed esempi di selezione direzionale, stabilizzante e disruptiva. Polimorfismo bilanciato. Definizione ed esempi di selezione frequenza-dipendente.

La variazione genetica in natura. "Standing genetic variation" e il principio di assimilazione genetica di Waddington.

La deriva genetica. Definizione ed esempi di "founder effect" e di "bottleneck effect".

Inincrocio ed "effective population size". Effetti dell'accoppiamento non casuale.

Sewall Wright e la teoria dello "shifting balance".

Il grado di polimorfismo nelle popolazioni naturali. La teoria neutrale dell'evoluzione molecolare. La teoria dell’orologio molecolare.

  • Evoluzione molecolare. (8 ore)

Meccanismi di origine di nuovi geni. Geni ortologhi, paraloghi e xenologhi. Formazione di famiglie geniche. Diversi destini cui vanno incontro i geni duplicati.

Conseguenze evolutive della duplicazione genica e della pseudogenizzazione. Esempi; rDNA, DHFR, AMYI, MYH16, GLO, CMAH.

Neofunzionalizzazione e subfunzionalizzazione delle copie geniche. Esempi: geni per le globine, geni hox, geni per i recettori olfattivi e gli antigeni di istocompatibilità, geni per le opsine.

Duplicazione interna ai geni. L'esempio delle AFGP. "Exaptation" a livello molecolare. L'evoluzione di ASPM.

Frequenze aplotipiche di ASPM e di MCPH nelle popolazioni umane. Aplotipi e "blocchi aplotipici".

Possibili funzioni di ASPM. Possibili pressioni selettive alla base dell'evoluzione di ASPM nell'uomo.

Controversie riguardo all’evoluzione di Homo sapiens.

  • Laboratorio

Norme di comportamento e sicurezza in laboratorio. Uso dei DPI e della strumentazione. Estrazione di DNA genomico da cellule di mucosa boccale. Osservazione del risultato mediante elettroforesi su gel di agarosio. (4 ore)

Introduzione ai marcatori genetici a locus singolo e a loci multipli. Origine, evoluzione e polimorfismi di inserzione degli elementi Alu nell'uomo. Allestimento di reazioni volte a evidenziare distinti loci interessati da inserzioni di elementi Alu. (3 ore)

Caricamento su gel di agarosio. Migrazione elettroforetica. Osservazione dei gel. Commenti sui risultati ottenuti. (3 ore)

Ripasso del principio di Hardy-Weinberg. Elaborazione dei dati. Frequenze alleliche e genotipiche. Calcolo del chi-quadro. Considerazioni sui risultati ottenuti dall'attività pratica. (4 ore)

 

Modalità di insegnamento

  • italiano
  • english

L’insegnamento è tenuto in italiano con diapositive e materiale didattico supplementare in inglese. Il libro di testo suggerito è in inglese.

L’insegnamento si articola in 32 ore di lezioni frontali e in 14 ore di attività di laboratorio.

Il laboratorio è obbligatorio e consiste nell’ottenimento e nell’analisi di dimorfismi genetici in popolazioni umane.

La frequenza ai laboratori e alle attività di esercitazione non può comunque essere inferiore al 70% delle ore previste.

 

Modalità di verifica dell'apprendimento

  • italiano
  • english

L’accesso all’esame è vincolato alla consegna di una relazione scritta sull’attività di laboratorio. A tale relazione verrà attribuito un punteggio tra 0 e 3.

L’esame vero e proprio consiste in una prova scritta e in un esame orale.

La prova scritta preliminare avrà durata di 90 minuti, e verterà sulla soluzione di 2 problemi di genetica di popolazioni e sulla risposta a 4 domande aperte. A ciascuna risposta verranno attribuiti 0-4 punti.

La prova orale avrà durata di 30 minuti e consisterà nella discussione della prova scritta e in approfondimenti su argomenti svolti a lezione. La prova orale verrà valutata tra 0 e 3 punti.

Il punteggio finale sarà dato dalla somma delle votazioni riportate nelle singole prove.

 

Testi consigliati e bibliografia

  • italiano
  • english

Il materiale utilizzato per il corso è tratto per la massima parte da articoli pubblicati su riviste scientifiche, reso disponibile agli studenti.
Come testo di riferimento si consiglia:
 Zimmer & Emlen - Evolution: Making Sense of Life (2013) Roberts and Company Publishers ISBN 9781936221172

 

Note

Curriculum Ecologico Ambientale

 

Orario lezioniV

Nota: Consultare la tabella degli orari pubblicata sull'apposita pagina.

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    Ultimo aggiornamento: 30/06/2017 17:19
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