Molekulární ekologie

Molekulární ekologie

Pavel Munclinger

v letním semestru 2024

středa 13:10 přednáška

a 14:50 praktikum

B311
(nová učebna ve třetím patře Viničné 7)

Molekulární ekologie je obor, který se snaží řešit ekologické problémy molekulárními metodami. Přednáška by měla seznámit studenty se základy této nauky. Důraz bude kladen hlavně na interpretační hladinu a na nejčastěji používané metody (využití mikrosatelitů a sekvencí DNA). Součástí přednášky je praktická část, kde se studenti seznámí se specielními počítačovými programy (například k zjišťování paternit a na zpracování populačně-genetických dat).

Přednáška je určena především pro magisterské studenty kateder zoologie, ekologie, parazitologie a botaniky. Ostatní zájemci jsou však vítáni.

Stručný přehled témat (včetně literatury)

Zkouška

Přednáška a praktika jsou zakončeny zápočtem a zkouškou.

Distanční nebo prezenční forma bude zvolena dle aktuálních epidemických podmínek.

Postgraduální studenti buď absolvují přednášky nebo nastudují libovolnou knihu, která se alespoň zčásti týká molekulární ekologie. Zkoušku a zápočet pro postgraduální studenty pak tvoří rozprava na téma: Molekulární ekologie, téma disertační práce, plány do budoucna a jak to vše souvisí. Student nechť se hned na začátku zkoušky hrdě přihlásí k tomu, že je již postgraduant!

Zkoušku pro magisterské studenty tvoří 15 dotazů náhodně vybraných vybraných ze seznamu zkouškových otázek (seznam ve formátu pdf verze 2023). Výběr bude proveden náhodně počítačem. Student vytvoří nejprve krátké písemné odpovědi, které budou v případě potřeby ještě probrány ústně. Všechny dotazy vycházejí z přednášek. Absolvování přednášek by tedy mělo zcela dostačovat k úspěchu při zkoušce. Je však s velkou výhodou věnovat pozornost i další literatuře, především doporučeným článkům (ke stažení u jednotlivých prezentací). Zkoušku lze absolvovat v termínech vypsaných na SIS nebo po předchozí dohodě termínu. Termín lze domluvit ústně nebo e-mailem. Samozřejmě je možné si domluvit i konzultaci.

Zápočet

Zápočet 2024:

Zápočet bude udělen na základě rozpravy o úlohách, které byly řešeny na praktikách. Je tedy potřeba si úlohy z praktik vyzkoušet, aby bylo možné diskutovat, s čím je jaký problém. Součástí zápočtu může být i vypočítání úlohy obdobné příkladům z praktik. Úlohy vychází z potřeb výpočtů v reálném životě. Během počítání je tedy možné používat internet a vlastní zápisky z praktik. Zápočet lze absolvovat v termínech vypsaných na SIS nebo po předchozí dohodě termínu.

Vzorové úlohy pro zápočet

Doplňující literatura

Doporučená literatura: Freeland, Kirk, Peterson: Molecular ecology (2nd edition)

fakultní on-line přístup zde nebo zde

Několik výtisků je i v knihovně.

Přednášky
verse 2024
1. Úvod	fosilní DNA článek o fosilní mtDNA, článek o lidské paleogenomice, článek o fosilní lidské mtDNA linii, článek o next-gen přístupu k musejním vzorkům, článek o analýze kolagenu vymřelých jihoamerických kopytníků, článek o křížení lidských linií, článek o SMRT sekvenování, článek o archaické DNA mamutů a hybridní speciaci, článek o archaických proteinech z pštrosího vejce článek (review) o archeoproteomice (osekvenované proteiny dinosaurů?) článek o archaické environmentální DNA, rekonstrukce celých 2 milióny starých společenstev Grónska Parádní přednáška nejen o genomech neandrtálců
2. Barcoding	DNA barcoding, určení vzorku do druhu, molekulární určování složek potravy a parazitů, metagenomika, výpočet distancí, K2P, nukleární přenosy mtDNA, jaderné pseudogeny mtDNA genů, introgrese při invazi, molekulární určení hranic druhů kritické články o DNA barcodingu článek1 článek2, článek o analýze potravy z trusu, článek o microbiomu vlaštovek, review o určení hranice (delimitaci) druhů pomocí genetických metod a článek na toto téma, článek o delimitaci druhů afrických myší, článek o problémech delimitace druhů, článek o numts, článek o vlastnostech mtDNA, články o introgresi: článek1, článek2
3. Identifikace	molekulární identifikace jedince a pohlaví, chimérismus, klonalita, typy partenogeneze, gynandromorfismus, census a effective population size článek1 a článek2 kde jsou typy partenogeneze, review o výpočtu N_c a N_e z genetických dat, článek o LD a efektivní velikosti populace, review1 a review2 review3 (2016) genetických metod odhadu N_e, určení pohlaví u plazů, odhad r u kosmanů, podivnosti pohlavních chromosomů u hrabošů a příbuzných Pěkné video s prof. J. Černým o mikrochimérismu review o genome elimination, review o androgenezi (hlavně Corbicula) parádní popularizační článek o přenosných rakovinách Parádní přednáška (nejen) o gynogenezi Parádní přednáška o genetické a genomové eliminaci
4. Paternita	určení rodičů, nutný počet lokusů, detekce partenogeneze a samooplození, metody, nulové alely, mutace, parental reconstruction, vzdálenější příbuznost, sestry, bratři, sestřenice, příbuzenský koeficient r článek o metodách určení rodičů, článek2 o přesnosti některých metod, příklad paternitní studie, příklad s využitím neinvazivních metod, článek o analýze paternity vrzouna s použitím "genotyping by sequencing", výpočet r, review (2019) o SNPs a programech pro paternitu
5. Indreeding	heterozygotnost, IR, d², mutační modely mikrosatelitů, vliv jednotlivých lokusů versus celogenomový efekt heterozygotnost: článek1 článek2 článek3 článek3 pěkně vysvětluje řadu užitečných pojmů. ... a ještě optimistický článek... a článek hezky ilustrující zapeklitosti interpretací
Kapitoly z knížky o Molekulární ekologii (Freeland et al.), které se týkají témat z dosavadních přednášek. Kapitola 3 a kapitola 8	Je to jinak uspořádané než přednášky. Je tedy dobré projít obě kapitoly.
6. Populace	Změny frekvencí alel, vliv driftu, mutací a migrace, Wahlundův princip, F_ST, G_ST, R_ST, D, G'_ST, G''_ST, AMOVA, Isolation by distance obecnější článek o F_ST, pěkné review o F_ST a alternativách Model-based clustering, landscape genetics, ABC hezký příklad analýzy populační struktury (včetně DIY ABC), příklad analýzy populační struktury na velkých datech u lidí
Kapitola z knížky o Molekulární ekologii (Freeland et al.), která se týká populační struktury Kapitola 4	Velmi pěkně je zde probrán i výpočet genetické distance z (kodominantních) genetických dat, na který už v přednášce nebylo místo.
7. Fylogeografie	koalescence, fylogeografie, genealogické konkordance, mismatch distribution,detekce demografických událostí, vlastnosti refugií, ukazatele diversity, koalescenční teorie, čas ke společnému předkovi, model isolation with migration, skyline plots pro odhad Ne do minulosti článek o surfingu, příklad na surfing (korálovci), review o vlastnostech mtDNA, již jednou zmíněný článek o vlastnostech mtDNA, články o mutační rychlosti mtDNA u ptáků a savců, článek o přestavbách mtDNA u obratlovců, článek o přestavbách mtDNA u obojživelníků, článek o programech založených na koalescenční teorii, příklad na isolation with migration (štěnice), článek o skyline plotech, článek o použití PSCM metody na odhad Ne v minulosti u lejsků, review o rekonstrukci demografických událostí z genomických dat
Kapitola z knížky o Molekulární ekologii (Freeland et al.), která se týká fylogeografie Kapitola 6	Jsou zde například pěkně rozebrané molekulární hodiny, na což v přednášce nebylo místo.

Verze 2023
9. Hybridizace	introgresivní hybridizace, hybridní roje, kontaktní zóny článek o kontaktní zóně slavíků, naprosto parádní přednáška o křížení s neandrtálci a denisovci, neandrtálci v našem genomu
10. Zóny a speciace	asymetrická hybridizace, kruhové druhy, cytonukleární nerovnováha, hybridní zóny, Bounded hybrid superiority model, tenzní zóny, analýza klinálních hybridních zón článek s popisem konstrukce klasických klin, článek o HZAR na konstrukci geografické kliny, článek1, článek2 (introgress) článek3 (HIest) o genomických klinách, článek o konkordanci a využití programu Geneland v hybridní zóně, článek o analýze introgrese na velkých datech u medvědů využívající D-statistiku (ABBA and BABA sites), hybridní zóna vran
11. Selekce	sledování kandidátních genů, evidence pozitivní selekce, Ka/Ks a jiné testy, selekce a koalescence, MHC, reprodukční proteiny, -omics přístupy, detekce selekce na úrovni genomů, příklady recentních selekčních událostí, sledování exprese pomocí Real Time PCR, microarrays a next generation sequencing, proteomické přístupy článek o detekci selekce na úrovni celých genomů, proteomický článek, popularizační (ale parádní) článek o adaptivní fylogeografii, článek o adaptacích na vysokou nadmořskou výšku u pěnkaváků
Kapitola z knížky o Molekulární ekologii (Freeland et al.), která se týká (nejen) selekce Kapitola 5