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Temario

La evolución es el cambio en las frecuencias alélicas en las poblaciones, de ahí que la genética de poblaciones se encarga de analizar las bases de la evolución mediante la construcción de modelos matemáticos fundamentados en el análisis de las adecuaciones y frecuencias alélicas y genotípicas de las poblaciones biológicas.


El objetivo principal del curso es que puedas entender y aplicar los principios básicos de la genética de poblaciones y de la evolución molecular, desde sus bases clásicas hasta los desarrollos más recientes revisando tanto la teoría como los patrones empíricos, de forma que al final del curso seas capaz de hacerte preguntas en términos evolutivos y poseas la herramientas básicas para contestarlas.


El curso esta dirigido a estudiantes de la carrera de biología interesados en conocer con cierto detalle la teoría básica de la Genética de Poblaciones, ya sea con objetivos ecológicos, evolutivos, taxonómicos, médicos, fisiológicos, moleculares, etc. Los alumnos deben de tener conocimientos básicos de evolución a nivel licenciatura avanzada y facilidad para el pensamiento abstracto.


La dinámica del curso será de manera teórico-práctica mediante la explicación en pizarrón de los modelos teóricos y conceptos básicos de genética de poblaciones, realización de ejercicios que nos ayudarán a comprender sus derivaciones, discusión de varios artículos científicos en los se ejemplifica su uso y se abordan temas de actualidad y realización de prácticas y simulaciones en los que conoceremos algunos de los programas de cómputo que nos ayudarán a realizar pequeños análisis.


La evaluación se realizará con los siguiente elementos: examenes, trabajo semestral, ensayos de lecturas, tareas y ejercicios, exposición de cuando menos un artículo (lecturas), discusión y participación. Los alumnos deben de entregar todos los problemas y presentar todos los exámenes para aprobar el curso. El trabajo semestral consistirá en un trabajo de revisión o de análisis de datos relacionados a los temas del programa, breve pero de calidad, original y creativo, y en formato de un artículo de revista, y se expondrá de manera breve frente al grupo.


La calificación final será la suma de los siguiente componentes:

30% Evaluaciones

15% Discusión y participación

25% Tareas y prácticas

15% Ensayos de lecturas

15% Trabajo semestral


Sobre Jaime Gasca y Enrique Scheinvar.


I. Introducción a la genética de poblaciones

  1. Objetivos y metas de las genética de poblaciones.
  2. Breve historia de la genética de poblaciones y de la evolución molecular.

II. La lucha por medir la variación en las poblaciones naturales y la ley del equilibrio de Hardy-Weinberg.

  1. Breve repaso de genética clásica y molecular.
  2. Alozimas/ Isozimas.
  3. Variación a nivel ADN: métodos moleculares (i.e., RFLPs, PCR, clonación, secuencias, RAPDs, AFLPs, microsatélites, SNPs, etc.) y patrones.
  4. Marcadores morfológicos.
  5. La ley del equilibrio de Hardy-Weinberg.
  6. Complicaciones a Hardy-Weinberg: Diferencias entre sexos, genes ligados al sexo y más de dos alelos.
  7. El problema de la estimación empírica de las frecuencias alélicas.
  8. Medidas de variación genética y de distancia genética.

III.- La selección natural.

  1. Diferentes tipos de selección natural.
  2. El modelo básico de selección.
  3. Complicaciones al modelo básico: genes ligados al sexo y alelos múltiples.
  4. Selección en viabilidad.
  5. Selección sexual y apareamiento clasificado negativo (negative assortative mating).
  6. Selección gamética y alelos de incompatibilidad.
  7. El problema de estimar la intensidad de la selección en el campo.
  8. Modelos ecológicos, variación espacial y temporal y selección dependiente de la frecuencia.
Lecturas:
  • Lenski R.E. y M. Travisano. 1994. Dynamics of adaptation and diversification: A 10,000-generation experiment with bacterial population. Proc. Natl. Acad. Sci. USA 91: 6808-6814.
  • Rainey P. B. y M. Travisano, 1998. Adaptive radiation in a heterogeneous environment. Nature 394: 69-72.
  • Smith T.B. 1993. Disruptive selection and the genetic basis of bill polymorphism in the African finch Pyrensetes. Nature 363: 618-620.

IV.- La endogamia:

  1. El coeficiente de endogamia y el equilibrio de Hardy-Weinberg.
  2. Autofertilización total y parcial: teoría y estimaciones.
  3. Estimación de la endogamia a partir de pedigris.
  4. La endogamia en las poblaciones naturales.
  5. La “depresión” por endogamia.
  6. “Kin selection”.
  7. Reproducción asexual.
Lecturas:
  • Kalinowski S.T. et al. 1999. No evidence for inbreeding depression in Mexican and red wolves. Cons. Biol. 13: 1371-1377.
  • Viard F. et al. 1997a. Selfing, sexual polymorphism and microstelites in the hermfroditic freshwater snail Bulinus truncatus Proc. Roy. Soc. Lond. B. 264: 39-44.

V. La deriva génica y el tamaño efectivo de las poblaciones.

  1. ¿Que es la deriva génica?
  2. Un enfoque de matrices de transición.
  3. Efecto de fundador y cuellos de botella.
  4. El tamaño efectivo de las poblaciones, definiciones y métodos ecológicos y genéticos para su estimación.
  5. Deriva génica y selección natural.
Lecturas:
  • Hoelzel A.R. et al., 1993. Elephant seal genetic variation and the use of simulation models to investigate hisotrial population bottlenecks. J. Hered. 84: 443-449.
  • Husband. B.C. y S.C.H. Barrett. 1992. Effective population size and genetic drift in Eichornia paniculata (Ponterediaceae) Evolution 46: 1875-1890.
  • Liu et al. 1998. Genetic diversity in Laevenwothia populations with different inbreeding levels. Proc. Roy. Soc. Lond. B 265:293-301.

VI. El flujo génico y la estructura de las poblaciones.

  1. El modelo continente-islas de flujo génico.
  2. El efecto Wahlund.
  3. Estimaciones directas e indirectas de flujo génico.
  4. Los estadísticos F de Wright.
  5. Flujo génico y deriva.
  6. Flujo génico y selección.
Lecturas:
  • King R.B. y R. Lawson. 1995. Color pattern variation in Lake Erie water snake: the role of gene flow. Evolution 49: 885-896.
  • Latta, R.G. y J.B. Mitton. 1997. A comparision of population differences across four classes of gene marker in limber pine (Pinus flexilis James). Genetics 146: 1153-1163.
  • McCauley, D.E., J. Raveill y J. Antonovics. 1995. Local founding events as determinants of genetic structure in a plant population. Heredity 75: 630-636.

VII. La mutación.

  1. Historia natural de la mutación.
  2. Modelos básicos de mutación.
  3. Balance selección-mutación.
  4. Mutación en poblaciones finitas: el modelo de alelos infinitos y el modelo de mutaciones por pasos.
  5. El problema de la estimación de las tasas de mutación
Lecturas:
  • Duprova, Y.E. et al. 1996. Human microsatellite mutation rate after the Chernobyl accident. Nature 380: 683-686.
  • Oliver, A. et al. 2000. High frequency of hypermutable Pseudomonas aerugionsa in cystic fibrosis lung infection. Science 288: 1251-1253.

VIII. Modelos de varios genes:

  1. El desequilibrio de ligamiento I: teoría básica y métodos de estimación
  2. El desequilibrio de ligamiento II: relación con las fuerzas evolutivas.
  3. Selección en varios genes.
  4. Hitchiking.
  5. Recombinación, sexualidad, “Muller ratchet”, y selección de fondo.
Lecturas:
  • Maynard-Smith J.et al. 1993. How clonal are bacteria? Proc. Natl. Acad. Sci. USA 90: 4384-4388.

IX. Introducción a la evolución molecular.

  1. La teoría neutra de la evolución molecular.
  2. Estimación del número de substituciones y tasas de substitución.
  3. Relojes moleculares.
  4. Coalescencia y árboles de genes.
Lecturas:
  • Ayala, F. 1995. The myth of Eve: Molecular biology and human origins. Science 270: 1930-1936.
  • Kimura, M. 1968. Evolutionary rate at the molecular level. Nature 217: 624-626.

X. Genética de poblaciones molecular.

  1. Estimación de variación genética a nivel molecular.
  2. El modelo de sitios infinitos.
  3. La prueba de Tajima y otras pruebas relacionadas.
  4. La prueba de Ewens-Watterson.
  5. Pruebas HKA y MK.
  6. Filogeografía
  7. Filogenia y evolución molecular.
Lecturas:
  • Begun D.J. y Aquadro C.F. 1992. Levels of naturally ocurring DNA polymorphism correlate with recombination rates in D. melanogaster. Nature 356: 519-520.
  • Clegg, M. 1997. Plant genetic diversity and the struggle to measure selection. Journal of Heredity 88: 1-7.
  • Cummings M. P. y M. T. Clegg. 1998. Nucleotide sequence diversity at the alcohol dehydorgenase 1 locus of wild barley (Hordeum vulgare ssp. spontaneum): an evaluation of the background selection hypothesis. Proc. Natl. Acad. Scie USA 95: 5637-5642.
  • Dumolin-Lapegue S. et al. 1997. Phylogeographic structure of white oaks throughout the European continent. Genetics 146: 1475-1487.

Las presentaciones Powerpoint de las clases estarán disponibles en nuestro sitio de internet.
Se utilizaran dos textos como referencia básica:
  • Hartl, D. L. y A.G. Clark. 1989. Principles of population genetics, 2nd edition, Sinauer. Sunderland Massachusetts. 682 págs.
  • Hartl D.L. y A. G. Clark. 1997 Principles of population genetics, 3rd edition, Sinauer, Sunderland, Mass. 542 págs. Otro texto “clásico” y excelente de Genética de Poblaciones. La tercera edición es una versión simplificada, y ligeramente actualizada de la segunda, pero recomendamos la segunda por su mayor detalle.
  • Gillespie, J.H. 2004. Population Genetics. A concise guide. Second edition. The John Hopkins Univesity press. Baltimore, 214 págs. Un texto compacto, relativamente económico y actualizado.
  • Futuyma D. 1998. Evolutionary Biology. 3rd edition, Sinauer, Sunderland, Mass. 763 págs.
  • Avise J.C. 2000. Phylogeography. The history and formation of species. Harvard University press. Cambridge Massachusetts. 447 págs. Revisión actualizada de diferentes aspectos de evolución a nivel poblaciones, principalmente usando mitocondria en animales.
  • Hillis, D.M., D. Moritz and B.K. Mable (eds.) 1996. Molecular systematics. 2nd edition. Sinauer, Suderland Massachusetts. Buen texto con énfasis en la parte empírica de varios de los temas que toca este curso, aunque ya se siente su edad (estimación frecuencias alélicas, métodos moleculares, reloj molecular, reconstrucción filogenética).
  • Li, W. H. 1997. Molecular evolution Sinauer, Sunderland, Massachusetts. 487 pags. Excelente texto avanzado de evolución molecular.
  • Nei, Masatoshi. 1987. Molecular evolutionary genetics. Columbia University Press. 512 pags.
  • Page R.D.M. y E. C. Holmes. 1998. Molecular evolution: A phylogenetic approach. Blackwell, Oxford. 346 pags. Un buen texto básico de evolución molecular

 


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