Corso di Laurea: Conservazione ed evoluzione
Nome del corso: Genetica dell'evoluzione
Responsabile del corso
Altri docenti
Numero di CFU
Lezioni frontali
Laboratori
Esercitazioni
Obiettivi formativi del
corso
Daniele Campa
5
1
0
Contenuti
Il corso si propone di fornire le conoscenze fondamentali sull’origine della
variazione genetica e fenotipica e sui principi e le implicazioni evolutive
della analisi genetica delle popolazioni; di mostrare la convergenza delle
ricerche avanzate di genetica molecolare con i principi generali
dell’evoluzionismo neodarwiniano e di evidenziare gli elementi teorici e
sperimentali della biologia della discussione attuale sull’evoluzione.
Risultati attesi
Acquisizione di nozioni fondamentali circa i meccanismi genetici
dell'evoluzione
Argomenti trattati nelle
lezioni frontali
Scopo del Corso nell’ambito del Corso di Laurea
La conoscenza dei meccanismi genetici alla base dell'evoluzione è molto
utile per comprendere uno dei temi centrali del corso di laurea, cioè
l'evoluzione.
Concetti base di genetica: L'eredità mescolata e l'eredità particolata, le
leggi di Mendel. La co-dominanza, la dominanza incompleta, l'epistasi e la
pleiotropia.
La teoria dell'evoluzione nelle sue fasi storiche: L'evoluzione prima di
Darwin, la teoria di Darwin. Dalla riscoperta delle leggi di Mendel alla
sintesi moderna. Misure della variabilità genetica, il polimorfismo e
l'eterozigosità, gli allozimi. La biologia evoluzionistica dello sviluppo .
L'eredità epigenetica. La cooptazione genica.
La variazione genetica. Le mutazioni puntiformi, le mutazioni frameshift, la
conversione genica. Ricombinazione intragenica. Variabilità nelle sequenze
ripetute, VNTR, STR. Le mutazioni come eventi stocastici. Vincoli evolutivi
e biologici delle mutazioni. Codice genetico ed uso dei codoni (codon usage
bias) Il modello delle isocore ed architettura del genoma.
Struttura genetica delle popolazioni. Calcolo delle frequenze alleliche e
genotipiche. Il principio di Hardy-Weinberg. L'inincrocio, l'autozigosi.
Cambiamento delle frequenze genotipiche per inincrocio. Depressione da
inincrocio. La deriva genetica. Il tasso di fissazione. L'effetto del fondatore,
il collo di bottiglia, il flusso genetico.
La teoria neutrale dell'evoluzione molecolare. Evoluzione non adattativa
per deriva genica. L'orologio molecolare. Teoria neutrale e variazione entro
le specie e tra le specie.
La teoria genetica della selezione naturale. Gli adattamenti, studi
sperimentali sulla selezione naturale. Tipi di selezione: la selezione
direzionale, la selezione stabilizzante, la selezione diversificante. La fitness
darwiniana. Picchi adattativi e paesaggi adattativi. Come la selezione
naturale modifica le frequenze alleliche e le frequenze genotipiche. Teorema
fondamentale di Fisher. Prove molecolari delle forze evolutive. Picchi
adattativi multipli. La teoria dello shifting balance. La coalescenza. Il
selective sweep. Il linkage disequilibrium. La selezione purificante. La
selezione cumulativa ed i percorsi multi-step. Evoluzione correlata.
L'evoluzione dei caratteri fenotipici. I caratteri quantitativi. La norma di
reazione. L'effetto della selezione sui caratteri quantitativi. La varianza
genetica, l'ereditabilità in senso lato e l'ereditabilità in senso stretto. Genetica
dei caratteri quantitativi, l'interazione tra geni nell'evoluzione.
L'assimilazione genetica, la canalizzazione, la plasticità fenotipica.
L'evoluzione delle norme di reazione.
L'evoluzione della riproduzione sessuale.
I genomi degli eucarioti e la loro evoluzione. Evoluzione dei genomi.
L'ipotesi 2R dati a favore e contro. La duplicazione genica esempio delle
globuline. Le famiglie geniche e la loro importanza nell'evoluzione.
Duplicazione genica, duplicazione intragenica, ricombinazione esonica (exon
shuffling). Esempi di exon shuffling. Teoria esonica della formazione dei
geni, teorie intron early ed intron late. I trasposoni elementi LINE, SINE,
LTR, trasposoni a DNA. Loro ruolo nell'evoluzione. Esempi di cooptazione
genica, la formazione ed evoluzione del gene Xist e l'evoluzione del sistema
immunitario dei vertebrati. L'importanza dell'evoluzione delle sequenze
regolatrici il pleiotropismo a mosaico
La sintesi estesa, l'evoluzione morfologica, l'eredità epigenetica,
meccanismi di eredità epigenetica
Attività di laboratorio
Esercitazioni
Materiale didattico
consigliato
Introduzione ai principali database genomici, NCBI, UCSC Genome
Browser, Ensembl genome browser. Laboratorio sui database genomici.
Non previste
Testi di riferimento
Futuyma D. L’evoluzione. Zanichelli 2008.
Strachan T e Read R. Genetica umana molecolare. UTET 2006.
Strachan T e Read R. Genetica umana molecolare.
Zanichelli 2012 Ferraguti e Castellacci Evoluzione Modelli e processi.
Pearson 2011.
Articoli scientifici originali
Banche dati
Altro
Power Point delle lezioni
Modalità di
svolgimento delle
Esame scritto, con prova orale opzionale
prove di esame
Propedeuticità (indicare
solo se previste dal
Regolamento)
Conoscenze richieste
Genetica formale e molecolare
