Nabídky bakalářských, diplomových a doktorských prací


Evoluce hostitelské specifity ptačí chřipky

Ptačí chřipka je v současnosti široce diskutovanou infekční chorobou. Její šíření mezi volně žijícími a domácími ptáky vyvolává ve společnosti obavu z hrozící pandemie, která by mohla jednak silně postihnout Evropskou ekonomiku a jednak by mohla stát na počátku přenosu nových kmenů ptačí chřipky z ptáků na savce. Jaká ale je ve skutečnosti hostitelská specifita jednotlivých kmenů ptačí chřipky? Navenek dosti kusé běžně dostupné informace naznačují, že se jednotlivé druhy ptáků velmi liší v náchylnosti k ptačí chřipce. Klíčovou otázkou tedy je, od kterých volně žijících ptačích druhů reálně hrozí přenos na domácí ptáky, na které jejich druhy a za jakých podmínek. Výsledkem práce by měly být jednak odpovědi na tyto otázky a jednak posouzení účinnosti stávajících veterinárních opatření ve světle stávajících poznatků.
Školitel: Michal Vinkler, Konzultant: Hana Bainová

Význam hybridizace v evoluci živočichů

Nové studie čím dál tím víc poukazují na kreativní roli mezidruhové hybridizace v evoluci živočichů. Mezidruhová hybridizace spojená s genovou introgresí může představovat důležitý zdroj genetické variability populací, může zprostředkovat přenos adaptací mezi druhy, přispět k vytváření zcela nových fenotypů a hrát tak významnou roli v adaptivních radiacích, nebo způsobit vznik nových hybridních druhů. Cílem nabízené bakalářské práce bude shrnout současné poznatky o roli mezidruhové hybridizace v evoluci živočichů. Navazující magisterská práce se pak bude týkat studia mezidruhové introgrese a její potenciální role v adaptivní evoluci dvou blízce příbuzných druhů slavíků, slavíka obecného a slavíka tmavého, jejichž studiem se v naší laboratoři dlouhodobě zabýváme (web.natur.cuni.cz/~radkas/).
Školitel: Radka Reifová

Haldaneovo pravidlo a hybridní sterilita samic u ptáků

Haldaneovo pravidlo říká, že pokud je u F1 mezidruhových kříženců jedno pohlaví neživotaschopné nebo sterilní, je to vždy pohlaví heterogametické (tj. samci u organismů s XY pohlavními chromosomy a samice u organismů s ZW pohlavními chromosomy). Ačkoli jde o jedno z nejobecnějších pravidel v evoluční biologii vůbec, mechanismy, které ho způsobují, byly zkoumány téměř výhradně na organismech s heterogametickými samci. Cílem nabízené bakalářské práce bude shrnout dosavadní poznatky o Haldaneově pravidle a poukázat na mezery ve výzkumu hybridní sterility samic u organismů s heterogametickými samicemi. Navazující magisterská práce se pak bude týkat zkoumání genetické podstaty hybridní sterility samic na modelu dvou blízce příbuzných druhů slavíků, jejichž studiem se v naší laboratoři dlouhodobě zabýváme(web.natur.cuni.cz/~radkas/).
Školitel: Radka Reifová

Speciace a reinforcement

Porozumění mechanismům, které vedou ke vzniku reprodukční bariéry mezi druhy, je klíčové pro pochopení vzniku druhové biodiverzity, která nás obklopuje. Reinforcement je důležitý evoluční proces, kdy dochází ke vzniku prezygotické reprodukční bariéry mezi druhy v důsledku selekce proti vzniku hybridů, kteří mají obvykle sníženou fitness. Reinforcement může fungovat jak na úrovni prekopulační tak postkopulační (tj. na úrovni gamet). Cílem nabízené bakalářské práce bude shrnout problematiku reinforcementu. Navazující diplomová práce se bude týkat zkoumání mechanismů gametického reinforcementu u dvou druhů slavíků, jejichž studiem se v naší laboratoři dlouhodobě zabýváme (web.natur.cuni.cz/~radkas/). Práce bude zahrnovat chov obou druhů ve voliérách a zkoumání procesu oplodnění vajíček spermiemi vlastního a cizího druhu.
Školitel: Radka Reifová

Diplomová práce: Evoluce a ontogeneze barevného vidění u kaprovitých ryb

Mnoho druhů ryb je schopno lepšího barevného vidění než člověk. Zrak ryb je velmi často přizpůsoben prostředí, v němž ryba žije, nebo potravní specializaci daného druhu. Tato schopnost adaptace vychází mimo jiné z bohaté nabídky fotoreceptorových genů, které lze nalézt v rybích genomech. Projekt je zaměřen na studium genetiky zraku u vybraných druhů kaprovitých ryb v ČR. V rámci projektu budou sekvenovány geny pro fotoreceptory a provedena jejich evoluční analýza. Následně bude zkoumána funkčnost (tj. genová exprese) jednotlivých fotoreceptorů v sítnici a bude možné zrekonstruovat, jak se mění barevné vidění v průběhu vývoje ryby. Potravní ekologie ryb bude stanovena metodou stabilních izotopů ze svaloviny a budou identifikovány adaptace zrakového systému napříč ekologickými strategiemi a různými druhy. Téma dále nabízí možnost expanze do fyziologie (zraku) či behaviorálních experimentů v budoucnosti. Terénní vzorkování (odlovy) různých vývojových stádií bude probíhat na českých řekách po výtěru cílových druhů z podčeledi Leuciscinae (jelci, oukleje, cejni, boleni atd.). Téma je vhodné pro motivované studenty, kteří by rádi zkombinovali práci v terénu s využitím moderních molekulárních metod. Téma je vhodné zejména na magisterskou práci, v případě bakalářské práce by samotné studii předcházela literární rešerše. Téma by mohlo být i dobrým základem doktorské dizertace.
Školitel: Zuzana Musilová

Diplomová práce: Srovnávací analýza rychlosti embryonálního srdečního tepu u gekonů

Jak rychle tluče srdce v plazím vejci? Souvisí rychlost vývinu s rychlostí srdečního tepu? Mění se tep s teplotou inkubace? A je tlukot embryonálního srdce u větších druhů rychlejší nebo pomalejší? Jde to všechno zjistit neinvazivní metodou bez rozbíjení vajíček? Na poslední otázku už umíme odpovědět (a odpověď je ANO). Ostatní a ještě mnohem víc můžete zjistit během diplomové práce.
Školitel: Zuzana Starostová

Bakalářská práce: Antimikrobiální peptidy u ptáků

Předběžná náplň práce: Geny kódující molekuly zúčastněné v imunitě patří mezi vůbec nejvariabilnější geny v genomech živočichů. Populační polymorfismus zde nacházíme prakticky všude. Jednou z významných složek imunity jsou také antimikrobiální peptidy zajišťující konstitutivní i indukovanou humorální ochranu jedince proti infekčním chorobám. Co nyní víme o genech pro antimikrobiální peptidy u ptáků? Jaká je jejich vnitrodruhová genetická variabilita a jak jsou tyto geny exprimovány? Jaký vztah mají tyto molekuly k jiným složkám imunity a jak variabilní jsou ve fylogenezi? Na tyto a další související otázky by měla odpovědět tato bakalářská práce. Problematika by měla být diskutována nejen s ohledem na veterinárně-medicínský význam, ale především se zřetelem na evoluční příčiny a důsledky existence nekonzervativního genetického polymorfismu v imunitních genech u ptáků. V případě zájmu se může navazující diplomová práce týkat variability antimikrobiálních peptidů u kura domácího. Po dohodě může být nastíněné téma přizpůsobeno konkrétním zájmům uchazeče.
Školitel: Michal Vinkler Konzultant: Barbora Bílková

Diplomová práce: Populační struktura tropických ptáků

Biologie tropických druhů je stále daleko méně prozkoumaná než u druhů v temperátních oblastech. Velmi málo víme například o genetické struktuře populací a o vlivu různých bariér na míru genového toku. Ptáci z horských oblastí Kamerunu představují optimální modelový systém pro studium těchto otázek. Na již nashromážděném materiálu je totiž nejen možné studovat vliv nadmořské výšky na populační strukturu ptáků, ale také zjistit, jak se na toku genů projeví izolace populací vázaných na horské prostředí, tedy populací ptáků žijících v „ostrovech“ hor obklopených nížinou. Izolovanost v horských ostrovech by dokonce mohla způsobit první kroky na cestě ke vzniku nových druhů. Cílem práce je analyzovat populační strukturu vybraných druhů ptáků v Kamerunu na výškovém gradientu a na různých pohořích pomocí genetických metod (mikrosatelity, sekvenování). Práce je převážně laboratorní. Předchozí zkušenost v laboratoři však není nutná. Terénní část není vyžadována, je však po dohodě možná.
Školitel: Pavel Munclinger

Studium přípravy spermie k oplození a vazebné interakce s vajíčkem

Příprava spermie k oplození vajíčka je komplexní a dynamický proces, který u savců probíhá v reprodukčním traktu samice. Tohoto děje, nazývaného kapacitace, se účastní mimo jiné řada proteinů, které se aktivně a řízeně přemisťují do jednotlivých kompartmentů hlavičky spermie. Nedílnou součástí celého procesu je i tzv. akrozomální reakce, kdy dochází k vylití lytických enzymů a průniku spermie obaly vajíčka. Proteiny našeho zájmu jsou proteiny účastnící se vazby a fúze sperme a vajíčka (Izumo), tetraspaniny (CD46, CD81, CD9), s tetraspaniny asociované proteiny (Integriny), cytoskeletální proteiny, jakož i signální dráhy, které procesy spermie spojené s přípravou k oplození řídí. Studiem dynamiky cytoskeletu a proteinů účastnících se vazebné interakce spermie a vajíčka přispíváme k pochopení tohoto složitého děje, což vede k novým možnostem diagnostiky idiopatické neplodnosti u lidé, jejíž nárůst je stále vyšší (myší model). Nabízené souhrnné téma je možné vypracovávat na úrovni bakalářské, diplomové i PhD práce.
Školitel: Kateřina Hortová

Mezipopulační variabilita v imunitních genech

Pro úspěšnou obranu hostitele proti infekčním chorobám je zásadní správné fungování imunitního systém. K úspěšnému rozpoznání patogenních částic a k zamezení rozvoje následné infekce je mimo jiné zapotřebí adekvátní alelická výbava v imunitních genech. Pokud se různé populace téhož druhu vyskytují v ekologicky odlišném, případně prostorově vzdáleném prostředí, mohou být vystaveny různým selekčním tlakům ze strany parazitů. Může tak docházet k lokálním adaptacím hostitelů, např. ke změnám ve frekvencích alel nebo ke vzniku nových výhodných mutací v těchto imunitních genech. Téma je vhodné pro bakalářskou práci, kde by cílem mělo být shrnout dosavadní poznatky popsané v současné literatuře zabývající se variabilitou v imunitních genech na mezi populační úrovni, diskutovat výsledky jednotlivých studií, především s ohledem na působící selekci a zhodnotit kontext, ve kterém tato selekce působí (např. fragmentované populace, efekt zakladatele či migrace a genový tok). Možné téma navazující DP: Polymorfismus v Toll-like receptoru 4 u evropských poddruhů slavíka modráčka (Luscinia svecica).
Školitel: Hana Bainová, Konzultant: Michal Vinkler

Redoxní procesy u ptáků

Produkce volných radikálů je nevyhnutelnou daní placenou za získávání energie pomocí aerobního metabolizmu. Díky své vysoké reaktivitě narušují volné radikály integritu organizmu a jsou proto považovány za příčinu mnoha degenerativních procesů včetně stárnutí. Přes jejich zásadní význam pro fungování organizmu, byly redoxní procesy v evoluční ekologii dlouho opomíjeny a teprve v posledních letech se ukazuje, že by mohly mít rozhodující vliv na formování životních strategií. Produkce volných radikálů při aerobním metabolizmu pravděpodobně tvoří důležité evoluční omezení a může tak být klíčovým zprostředkovatelem trade-off mezi zajištěním životaschopnosti vlastního organizmu a rozmnožováním. Naše znalosti redoxních procesů a antioxidačních mechanizmů však pocházejí převážně z medicínského výzkumu prováděného na několika málo modelových druzích savců. Cílem navrhované práce je proto důkladnější poznání mechanizmů zajišťujících udržování redoxní rovnováhy u ptáků. Téma je vhodné pro diplomovou nebo náročnější bakalářskou práci.
Školitel: Oldřich Tomášek

Kondičně závislé ornamenty

Signalizace zdraví a kvality jedince pomocí ornamentálních signálů patří k významným podnětům ovlivňujících výběr partnera. Barevnost těchto signálů je u ptáků zajištěna především karotenoidními a melaninovými pigmenty nebo strukturálně, popřípadě kombinací těchto mechanizmů. Jak je však zajištěna čestnost těchto signálů (tzn., proč si nejlépe vybarvené ornamenty mohou dovolit pouze nejlepší jedinci) a co přesně signalizují (tzn., jakou kvalitu to vybírající samice vlastně získává) není dodnes uspokojivě objasněno. Mezi nové možnosti, které se před námi otevírají, patří například studium role redoxních procesů a oxidačního stresu, jejichž vliv byl pozorován u karotenoidních i melaninových ornamentů nebo vlivu esenciálních aminokyselin a některých kovů potřebných při syntéze melaninu. Dalším želízkem v ohni jsou pohlavní hormony a možná nákladnost jimi zprostředkovaných souborů fyziologických a behaviorálních změn. Téma je tedy dosti široké, vhodné pro zpracování jak bakalářské, tak diplomové práce a lze ho zaměřit dle individuálních zájmů uchazeče.
Školitel: Tomáš Albrecht, Oldřich Tomášek

Evoluce fenotypu spermií u pěvců

Výběr partnera je zásadním procesem maximalizace fitness pohlavně se rozmnožujících živočichů. Již od časů Darwina se pozornost evolučních biologů upíná na roli pohlavního výběru v evoluci nákladných struktur samců, které zvyšují atraktivitu samců a samicím signalizují samčí kvality. V poslední době se ukazuje zásadní význam post-kopulačních procesů pro determinaci reprodukčního úspěchu samce. Mimopárové paternity (nevěra) a s nimi související kompetice spermií u pěvců nabízejí unikátní možnost studia faktorů ovlivňujících evoluci fenotypu pohlavních buněk samce, spermií. K problému se dá přistupovat jak na úrovni mezidruhové komparativní analýzy, tak detailními vnitrodruhovými studiemi v přirozených a laboratorních podmínkách, které mohou objasnit vztahy mezi expresí ornamentů a kvalitou spermií a identifikovat selekční tlaky působící na fenotyp spermií prostřednictvím fertilizačního úspěchu jejich majitelů. Téma vhodné pro bakalářskou i diplomovou práci.
Školitel: Tomáš Albrecht

Evoluce promiskuitního chování

Nevěra je sociálně monogamnímu tvorovi, člověku, důvěrně známa. Vyskytuje se však i u dalších obratlovců, kteří jsou vhodnějším objektem studia. Zdatní samci mohou znásobit prostřednictvím promiskuitního chování počet svých potomků. Není ovšem jasné, zda promiskuitní chování vzniká i v důsledku selekce působící na samičí pohlaví. Zde mohou hrát roli nepřímé výhody plynoucí ze zisku výhodných alel či kombinace genů pro potomky od mimopárového partnera. Pro objasnění vzniku promiskuitního chování je nutno odhadnout i potenciální ztráty, které samicím plynou z promiskuitního chování. Ty mohou zahrnovat redukci rodičovských investic sociálního partnera do potomků samice. Diplomová práce by měla porovnat genetickou a fenotypovou kvalitu mimopárových a párových mláďat v dlouhodobě sledované populaci sociálně monogamního pěvce, a dále sledovat vliv samičí promiskuity na rodičovské investice jejího sociálního partnera, včetně detekce vlivu kvality samce na fenotypovou kvalitu mláďat.
Školitel: Tomáš Albrecht

Role GBP (glukocorticoid-binding proteins) ve stresové odpovědi u ptáků

GBP (glucocorticoid-binding proteins) jsou plazmové a tkáňové proteiny schopné reverzibilně vázat hormony včetně hormonů stresových. Pro stanovení intenzity stresové reakce jedince je obvykle využívána hodnota hladiny volného kortikosteronu v plazmě. Z hlediska krátkodobé odpovědi je tento údaj dostačující. V poslední době se však ukazuje, že chceme-li studovat a pochopit celkovou „vybavenost“ jedince na stresovou odpověď či dlouhodobý efekt stresu, je důležité znát jak množství volného stresového hormonu, tak také jeho množství vázané na GBP, potažmo množství a kolísání GBP v plazmě. Jelikož právě u ptáků vykazují GBP jistá specifika a dostupná data vykazují vysoký stupeň nekonzistence, je toto téma poměrně atraktivní pro zpracování v rámci bakalářské práce.
Školitel: Veronika Javůrková

Antimikrobiální proteiny a jejich význam u prekociálních druhů ptáků

Přestože bílek tvoří podstatnou část ptačího vejce, je studiu jeho funkce a významu věnováno velmi málo pozornosti. Většina proteinů v bílku vykazuje zásadní antimikrobiální aktivitu, která může ovlivňovat riziko mikrobiální infekce ve vejci a díky svému pronikáním do plazmy mláděte také imunitu v rané postembryonální fázi. Jelikož se jedná se o problematiku, která vstoupila na scénu až v posledních letech, není funkční význam vnitrodruhové a mezidruhové variability v množství maternálně deponovaných antimikrobiálních proteinů doposud dostatečně probádán. Zájemce bude mít příležitost se seznámit s široký spektrem metodických přístupů, od manipulativních experimentů s vejci křepelky japonské (C. coturnix japonica), až po kvantifikaci antimikrobiálních proteinů a mikrobů pomocí moderních metod jako ELISA, rtPCR, RISA atd.
Školitel: Jakub Kreisinger, Veronika Javůrková

Vliv stresu na imunitní funkce u ptáků

Stres se významným způsobem promítá do nejrůznějších fyziologických pochodů živočichů. Smyslem této práce je podat ve stručnosti přehled hlavních změn ve funkci imunitního systému ptáků v důsledku stresových stavů (např. při změnách teplot nebo v souvislosti s manipulací s jedincem). Jedním z výstupů práce by měly být i jednoduché metodologické zásady pro snížení vlivu stresu na výsledky pokusů při imunologickém výzkumu ptáků. Možné téma navazující DP: Imunitní odpověď na in vivo aplikaci mitogenů u ptáků.
Školitel: Michal Vinkler