Anotace
Evoluce života 2023
Jana Švorcová, Jan Toman
Přednáška I: Vznik a evoluce planety
Vzhled dnešní planety o Složení planety – přehled jednotlivých „slupek“ a jejich vliv na dynamiku o Dynamika planety – endogenní procesy (zejména desková tektonika), exogenní procesy (zejména biosféra v souvislosti s metabolismem)
Jak planeta vznikala? Kosmické souvislosti o Časová osa a popis událostí ovlivňující vzhled planety o Diferenciace materiálu, radionuklidy jako časovače událostí, zirkony jako konzervy časovačů
Co je potřeba pro život o Rozmezí fyzikálních parametrů, při kterých může život v současnosti na planetě existovat (tlak, teplota) o Podmínky na planetě v době, kdy možná vznikal život – vznik na povrchu či v hlubinách
Přednáška II: Evoluce života
Časová osa – s podrobnějším popisem do kambrické exploze, doklady: metabolické stopy života na planetě, frakcionace izotopů, složení kerogenu, paleontologické fosilie prvních buněk, stromatolity
Co život potřebuje – energie, stavební materiál, replikace o Základní přehled o tom, jak buňky získávají energii a jak s ní nakládají – gradienty, oxido-redukční reakce, elektrochemický potenciál, metabolické dráhy o disipace energie a uspořádanost jako zásadní vlastnost života o přítomnost organických sloučenin a jejich vznik – zdůraznění nedůležitosti v otázce vzniku života
Přednáška III: Evoluce života: modely o Metabolism first – proč je hypotéza zásadní, hledání místa na Zemi, které poskytne dostatek energie, stavebního materiálu, umožní replikaci o geologické procesy v současnosti poskytující energii nezávisle na Slunci (serpentinizační procesy – kuřáky na oceánských rýhách, radiolýza vody v hlubinách) o pyritová pizza – syntéza organických látek spřažená s oxidací pyritu o lešení z jílových minerálů – model replikace
Přednáška IV: Major evolutionary transitions I o vznik života skrze ustavení genetické dědičnosti a genetického kódu podle hypotéz information/replication first/teorie RNA světa o Richard Dawkins a jeho pohled na vznik života o Obecný proces třídění z hlediska stability (SBS), jeho vztah k selekci a biologické evoluci jako takové, vznik selekce z SBS o Interaktory, replikátory o Neživé a živé organismy, schopnost podléhat selekci vs. sémioze, darwinovský práh nebo gradient? o Konkrétní scénář vzniku a rozvoje života podle hypotézy replication first o Chemická evoluce, problematika vzniku nukleotidů, jejich řetězení a replikace, role povrchů o Replikace řetězců RNA, jejich specializace, vznik ribozymů o Afinita řetězců RNA k fosfolipidům a aminokyselinám, vznik genetického kódu o Vznik DNA jako stabilního úložiště, existují dnes pozůstatky RNA organismů? o Vznik bakteriální buňky o Časování kroků, role symbióz, (ne)výlučnost s hypotézami vzniku života metabolism first o Syntetická biologie, experimenty s ribozymy a jejich výsledky
Přednáška V: Major evolutionary transitions II o prokaryotická úroveň života, vznik eukaryot, vznik komplexní mnohobuněčnosti o Vztah říší Bacteria, Archea a Eukaryota o Prokaryotické vs. eukaryotické organismy, postavení virů, hypotéza stínové biosféry o Prokaryotický způsob života o Symbiózy, sítě, HGT, nepohlavnost, gradualismus, tempo a charakter evoluce, prokaryotické „oddities“ (např. ty vnitřně členěné, archeální konjugace apod.) o Eukaryotický způsob života o Pohlavnost, druhovost, punktuacionalistická evoluce, charakter a tempo evoluce, endosymbiózy, tendence zvyšovat hierarchickou komplexitu o Vznik eukaryot, teorie eukaryogeneze, příčiny, eukaryotické inovace, eukaryotické „oddities“ (např. nálevníci, kinetoplastida s kinetoplastem) o Vzniky mnohobuněčnosti o Opakované, jen málo dalo základ komplexním organismům, ustanovení genotypovo-fenotypové mapy vyšší úrovně, role průchodu stadiem jedné buňky, role individuálního vývoje v evoluci, „oddities“ (např. hlenky, hlavonožci apod.) o Predispozice dalších major transitions (kognitivních schopností, kultury apod.)
Přednáška VI: Environmentální epigenetika o Definice molekulární epigenetiky, základní procesy (DNA metylace, RNA molekuly, histonový kód), projekt ENCODE, genomový imprinting, o Vliv prostředí na regulaci genové transkripce-konkrétní příklady
Transgenerační epigenetická dědičnost (TED) o Co je třeba vyloučit při studiu TED o Nejznámější příklady TED u různých taxonů, role exosomů o Evoluční konsekvence TED.
Přednáška VII a VIII: Evoluce kooperace o Symbiózy a holobiont: definice termínu holobiont, superorganismus, hologenom a další o Snaha o kategorizaci symbiotických vztahů napříč biosférou o endosymbiózy, intracelulární endosymbiózy u protistů, u hmyzu, reprodukční paraziti a jejich vlivy na fenotyp hostitele, korály, Rhizobium, mykorhiza, endofyty, termiti a další o způsoby dědičnosti symbiontů; mikrobiom a socialita o Lidský holobiont o Dvě mikrobiologické školy, metody studia, definice, faktory složení, kolonizační determinanty, zrození holobionta, funkce mikrobiomu, variabilita, příklady holobiotické vývojové symbiózy, osa střevo-mikrobiom-mozek o Holobiont jako jednotka selekce a evoluční konsekvence symbiotických vztahů o Symbiopoieze, nová nika, nová selektovatelná variabilita, vliv na fitness, pářící preference, cytoplazmatická inkompatibilita, reprodukční izolace
Přednáška IX: Tři evoluční syntézy a vznik evolučně vývojové biologie o Modulární regulace genové exprese a příklady, toolkit genes a jejich evoluce cestou duplikace a divergence o Evoluce evolvability o Víceúrovňová selekce
Přednáška X: Fenotypová plasticita o Fenotypová plasticita, příklady, definice, role fenotypové plasticity v evoluci, model evoluce jako adaptace řízené plasticitou, Baldwinův efekt a Waddingtonova asimilace, fenotypová a genotypová akomodace o Shrnutí a informace o zkoušce