Ekologická vývojová biologie a evoluce fenotypu

Sylabus

1) Základní pojmy genetických a environmentálních zdrojů fenotypové variability Historie oboru; proximátní a ultimátní příčiny v evoluci; termíny fenotyp, genotyp, fenotypová plasticita; historická náhoda a konvergence v evoluci, re-evoluce komplexních znaků.

2) Genetika fenotypových změn Základy kvantitativní genetiky; definice dědivosti; metodologické přístupy k odhadu dědivosti; metody k nalezení lokusů ovlivňujících expresi znaku; kandidátní geny; QTL; pleiotropie; vícelokusová kontrola znaku; epistatické interakce; příklady jednoduchých genetických změn s velkými fenotypovými účinky; fenotypové změny způsobené změnou sekvence proteinů, rozdíly v expresi genů; význam variability v počtu genových kopií; ko-opce.

3) Fenotypová plasticita Interakce mezi genotypem a prostředím; norma reakce; polyfonie; fenotypová flexibilita; vývojová plasticita; proměnlivost v rámci životního cyklu; trade-offs mezi fenotypovými znaky; kanalizace; fenotypová akomodace; maternální efekt; metodologické přístupy k fenotypové plasticitě - transplantační a "common garden" experimenty; adaptabilita fenotypové plasticity; Baldwinův efekt a genetická asimilace.

4) Proximátní fenotypové plasticity Regulace alternativních fenotypů; přímý vliv prostředí; negenetická dědičnost; exprese genů; hormony a metody hormonální manipulace; hormonální aktivace a organizace; epigenetika (RNA interference, malé RNA, modifikace DNA); význam symbiontů; role fenotypové plasticity vs. genetické kontroly znaku.

5) Evoluce komplexních fenotypů a koncepce evolučního omezení Termín "omezení"; ontogenetická omezení a jeho prolomenírozbití; adaptace a/versus omezení, korelované změny; alometrie (ontogenetická, statická a evoluční); fenotypová integrace jako adaptace vs. evoluční omezení.

6) Vliv životního prostředí na lidské zdraví a zdraví zvířat Chemické prostředí: endokrinní disruptory, teratogeny; fyzikální prostředí: teplota, pH, dostupnost vody (vliv globální změny klimatu), světelné znečištění, elektromagnetické znečištění; patogeny, symbionty ...

7) Mechanismy určení pohlaví Mechanismy určení pohlaví jako zvláštní případ genetické/environmentální kontroly fenotypu; unisexualita; změny pohlaví během ontogeneze; genotypové stanovení pohlaví; určení pohlaví prostředím; reverze pohlaví; stabilita určení pohlaví; diferenciace gonád; původ genů určujících pohlaví; úloha pohlavních steroidů při určení pohlaví u obratlovců.

8) Proximátní mechanismy sexuálního dimorfismu Studium sexuální dimorfismus jako pole integrující mnoho základních aspektů ekologické vývojové biologie; genetika sekundárních pohlavních znaků - intersexuální genetická korelace; inter- a intralokusový sexuální konflikt a jeho evoluční rozřešení; pohlavně antagonistická selekce; autosomální kontrola pohlavně dimorfních znaků; vazba na pohlavní chromosomy; environmentální kontrola sexuálního dimorfismu. Předmět je vyučován za podpory projektu Zvýšení kvality vzdělávání na UK a jeho relevance pro potřeby trhu práce, reg.č. CZ.02.2.69/0.0/0.0/16_015/0002362.

Anotace

Přednášky si kladou za cíl diskutovat základní koncepty ekologické vývojové biologie a přístupy ke zkoumání genetických i epigenetických procesů vedoucím k proměnlivosti fenotypu na úrovni blízce příbuzných druhů a úrovni vnitrodruhové a vliv prostředí na zdraví lidí a živočichů. Přednáška předpokládá základní znalosti z evoluční biologie, genetiky, fyziologie a molekulární ekologie.