- Oggetto:
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ZOOLOGIA EVOLUTIVA CON LABORATORIO
- Oggetto:
EVOLUTIONARY ZOOLOGY AND LABORATORY
- Oggetto:
Anno accademico 2018/2019
- Codice dell'attività didattica
- MFN0427
- Docente
- Dott. Piero Cervella
- Corso di studi
- Scienze Biologiche D.M. 270
- Anno
- 3° anno
- Periodo didattico
- II semestre
- Tipologia
- Affine o integrativo
- Crediti/Valenza
- 8
- SSD dell'attività didattica
- BIO/05 - zoologia
- Modalità di erogazione
- Tradizionale
- Lingua di insegnamento
- Italiano
- Modalità di frequenza
- Lezioni facoltative e esercitazioni obbligatorie
- Tipologia d'esame
- Scritto ed orale
- Prerequisiti
- Possedere conoscenze di base fornite nei corsi di Zoologia Generale, Biologia Molecolare e Genetica, Anatomia ComparataBasic knowledge of Zoology, Molecular Biology and Genetics, Comparative Anatomy
- Oggetto:
Sommario insegnamento
- Oggetto:
Obiettivi formativi
Questo insegnamento concorre agli obiettivi formativi delle aree Morfologico-Funzionale ed Ecologico-Ambientale del corso di Laurea in Scienze Biologiche, con la finalità di consentire allo studente di comprendere i fondamenti teorici e alcune metodologie pratiche della biologia evoluzionistica.
Gli studenti dovranno essere in grado di discutere criticamente le varie metodologie di indagine e di applicarle correttamente ai diversi problemi di carattere genetico-biomolecolare, popolazionistico, tassonomico ed evolutivo.
Nel corso delle attività pratiche lavoreranno allo stereomicroscopio e in laboratorio biomolecolare. Dovranno acquisire la capacità di raccogliere e organizzare autonomamente i dati relativi alle attività di laboratorio e di interpretare e sintetizzare i risultati ottenuti. Acquisiranno rudimenti di elaborazione dei dati con software bioinformatici e svolgeranno ricerche bibliografiche utilizzando comuni motori di ricerca.
This course contributes to the educational objectives of the Morpho-Functional and Ecological-Environmental areas of the Degree in Biological Sciences. The aim of the course is to enable students to understand the theoretical fundamentals and some useful methodologies of evolutionary biology.
Students should learn to critically discuss the various methods of investigation and to apply them correctly to subjects at the genetic, biomolecular, population, taxonomic and evolutionary levels.
During laboratory activity they will work t the stereomicroscope and in a biomolecular laboratory. They will learn to autonomously collect and organize data related to laboratory activity. The students will acquire basic knowledge of data processing with bioinformatic softwares and of bibliographic search using common-use on-line databases.
- Oggetto:
Risultati dell'apprendimento attesi
CONOSCENZA E CAPACITÀ DI COMPRENSIONE - Al termine di questo insegnamento gli studenti dovranno dimostrare di essere in grado di comprendere i fondamenti teorici e alcune metodologie pratiche della biologia evoluzionistica.
CAPACITÀ DI APPLICARE CONOSCENZA E COMPRENSIONE - Al termine di questo insegnamento lo studente dovrà essere in grado di integrare le conoscenze e le capacità acquisite durante questo insegnamento con quelle derivate da altri insegnamenti (in particolare Zoologia Generale, Ecologia, Biologia Molecolare e Genetica, Anatomia Comparata, Biologia delle Popolazioni ed Evoluzionistica). Al termine delle lezioni e delle esercitazioni di laboratorio dovrà inoltre dimostrare di aver acquisito dimestichezza con alcune metodiche biomolecolari e con i principali strumenti e apparecchiature utilizzati in un laboratorio biomolecolare. Dovrà inoltre aver acquisito rudimenti di elaborazione dei dati.
AUTONOMIA DI GIUDIZIO - Al termine di questo insegnamento lo studente dovrà aver acquisito la capacità di discutere criticamente le varie ipotesi e metodologie di indagine, e di applicarle correttamente ai diversi problemi di carattere genetico- popolazionistico, tassonomico ed evolutivo. 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.
ABILITÀ COMUNICATIVE - Si tenterà di stimolare il confronto su alcuni opportuni argomenti. 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).
KNOWLEDGE AND UNDERSTANDING - At the end of this course the student will have learned the theoretical foundations and some practical methodologies of the biology and genetics of the natural populations. The analysis of the sometimes discordant hypotheses and theories proposed to interpret and explain the population processes will help the students to critically consider the topics dealt with.
APPLYING KNOWLEDGE AND UNDERSTANDING - At the end of this course the student must be able to integrate the knowledge and skills acquired with those derived from other courses (in particular General Zoology, Ecology, Molecular Biology and Genetics). At the end of the lessons and laboratory activities he/she will also demonstrate that they have gained familiarity with some biomolecular methods and with the main tools and equipment used in a biomolecular laboratory. Students must also have acquired rudiments of data processing.
MAKING JUDGMENTS - At the end of this course the student must have acquired the ability to critically discuss the various hypotheses and methodologies of investigation, and to apply them correctly to the various genetic, populatiionist, taxonomic and evolutionary problems.
COMMUNICATION SKILLS - We will try to stimulate the discussion on some appropriate topics. The common reading of passages of emblematic scientific articles will help to develop communication skills. Further incentive will come from the laboratory activities in small groups (up to 2-3 people).
- Oggetto:
Modalità di insegnamento
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 48 ore di lezioni frontali e in 28 ore di attività di laboratorio.
Il laboratorio è obbligatorio e prevede una prima parte di allevamento e di osservazione allo stereomicroscopio di policheti (14 ore).
Nella seconda parte (14 ore) gli studenti frequenteranno il laboratorio biomolecolare, svolgendo praticamente le procedure volte all'ottenimento e alla caratterizzazione di alcuni loci genomici nei policheti.
La frequenza ai laboratori e alle attività di esercitazione non può essere inferiore al 70% delle ore previste.
The course will be taught in italian, with slides and supplementary material in english. The suggested textbook is also in english.
The course consists of 48 hours of frontal lessons (attendance is non-mandatory) and 28 hours of mandatory laboratory work.
The first part of the laboratory (14 hours) will consist in rearing polychaete populations and observing them at the stereomicroscope. During the second part (14 hours) some genomic loci in polychaetes will be obtained by multilocus PCR.
Attendance of laboratory and practical activities cannot be less than 70% of the scheduled hours.
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Modalità di verifica dell'apprendimento
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 5.
L'esame vero e proprio consiste in una prova scritta e in una prova orale
La prova scritta avrà durata di 60 minuti e consisterà nella risposta a 5 domande aperte, scelte fra gli argomenti principali svolti a lezione. Ciascuna risposta è valutata 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 5 punti.
Il punteggio finale sarà dato dalla somma delle votazioni riportate nelle singole prove.
Accessing the exam is dependent on the delivery of a written report on the laboratory activity. This report will be given a score between 0 and 5 marks.
The exam will consists of a written test and an oral examination .
The written test will last one hour: students must respond to 5 open questions, chosen among the main topics of the lectures. Each answer is ranked 0-4 marks.
The oral test will last 30 minutes and will consist in an in-depth discussion about the written test and the main topics of the lectures. The oral test will be awarded 0-5 marks.
The final score will be the sum of the marks obtained in the three distinct trials.
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Programma
Lezioni frontali
- Breve storia del pensiero evoluzionista (6 ore).
- L'evoluzionismo contemporaneo come studio dell'evoluzione dei geni, dei genomi e delle specie (2 ore).
- Evoluzione della biodiversità: diversità e divergenza in ambito micro- e macroevolutivo (4 ore).
- Meccanismi molecolari responsabili della diversità e della divergenza genetica. Dinamiche deterministiche (selezione naturale e sessuale) e stocastiche (deriva genetica, effetto fondatore, effetto collo di bottiglia) (6 ore).
- Metodi di detezione dell'intervento della selezione naturale o della deriva genetica su geni e tratti genomici. Evidenze di selezione naturale a livello molecolare. Esempi di geni sottoposti a selezione naturale e sessuale (6 ore).
- Evoluzione per trasposizione. Ruolo degli elementi genetici mobili nel modellare i genomi e nel modificare l'espressione genica. La disgenesi degli ibridi in Drosophila melanogaster (4 ore).
- Cenni di EvoDevo (4 ore).
- Teoria genetica della selezione naturale: selezione direzionale, stabilizzante, divergente, bilanciante, frequenza-dipendente (4 ore).
- Selezione naturale e adattamento: meccanismi e livelli di selezione. Evoluzione dei caratteri fenotipici. Lo studio dei QTL (4 ore).
- Concetti di specie. Meccanismi di speciazione. Barriere riproduttive pre- e post zigotiche (4 ore).
- Coevoluzione e le interazioni tra specie in evoluzione (4 ore).
Laboratorio
- Norme di comportamento e di sicurezza in laboratorio. Allevamento di Ophryotrocha diadema e di altre specie congeneriche (14 ore).
- Estrazione di DNA genomico da alcuni individui di O.diadema mediante kit commerciali. Osservazione dei risultati ottenuti mediante elettroforesi su gel di agaroso (4 ore).
- Amplificazione mediante PCR di loci genomici (2 ore).
- Preparazione di un gel di poliacrilammide. Caricamento ed elettroforesi dei prodotti delle reazioni. Colorazione mediante "silver staining" (6 ore).
- Discussione e commenti conclusivi (2 ore).
Lecture Schedule
Brief history of evolutionary thought (6 hours).
Contemporary evolutionism as the study of the evolution of genes, genomes and species (2 hours).
Evolution of biological diversity: diversity and divergence in the micro- and macroevolutionary meaning (4 hours).
Molecular mechanisms responsible for the genetic diversity and divergence. Deterministic (natural and sexual selection) and stochastic (genetic drift, founder effect, bottleneck effect) dynamics (6 hours).
Methods for detecting the intervention of natural selection or genetic drift on genes and genomic variability. Evidences of natural selection at the molecular level. Examples of genes subjected to natural or sexual selection (6 hours).
Evolution by transposition. The role of mobile genetic elements in shaping genomes and altering gene expression. Hybrid dysgenesis in Drosophila melanogaster (4 hours).
Outline of EvoDevo (4 hours).
Genetic theory of natural selection: stabilizing-, directional-, disruptive-, balancing-, frequency-dependent-selection (4 hours).
Natural selection and adaptation: mechanisms and levels of selection. Evolution of phenotypic traits. Quantitative trait loci (4 hours).
Species concepts. Mechanisms of speciation. Pre- and postzygotic reproductive barriers (4 hours).
Coevolution and interactions among species (4 hours).
Laboratory Schedule
Rules of conduct and safety in the laboratory. Rearing of Ophryotrocha diadema and some other congeneric species (14 hours).
Genomic DNA extraction from a few individuals of O.diadema by means of commercial kits. Observation of DNA by agarose gel electrophoresis (4 hours).
PCR amplification of genomic loci. (2 hours).
Preparation of a polyacrilammyde gel. Loading of PCR samples and electrophoresis. Silver staining (6 hours).
Final comments on the lab activity (2 hours).Testi consigliati e bibliografia
- Oggetto:
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 9781936221172The material used for the course for the most part is taken from articles published in scientific journals, made available to students. As a reference textZimmer & Emlen - Evolution: Making Sense of Life (2013) Roberts and Company Publishers ISBN 9781936221172
is suggested.
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Orario lezioni
Nota: Consultare la tabella degli orari pubblicata sull'apposita pagina.
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Note
Curriculum Ecologico Ambientale
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