Biología (plan 1997) 2013-2

Optativas, Genética de Poblaciones

Genética de poblaciones

Semestre 2013-2

El objetivo principal del curso es que puedas entendery aplicar los principios básicos de la genética de poblacionesy de la evolución molecular, desde sus bases clásicas hasta los desarrollos más recientes, revisando tanto la teoria básica como los patrones empíricos de forma que seas capaz de detectar problemas, plantear y abordar preguntas de genética de poblaciones en los sistemas naturales.

La dinámica del curso será teórico-práctica mediante la explicación de modelos teóricos y conceptos básicos, realización de ejercicios, lectura crítica de artículos científicos y realización de practicas, en los que se enseñará a utilizar algunos de los programas utilizados en el área. El curso estará basado en una participación activa de los estudiantes, tanto en sesiones de discusión de artículos o capítulos, como en el planteamiento de un proyecto semestral.

El curso es demandante en trabajo de lectura y preparación de las clases.

La evaluación buscará salir de la lógica del valor de cambio y centrarse en una lógica longitudinal (a lo largo del curso), lo cual requiere entusiasmo y una participación activa de los estudiantes.

Introducción a la genética de poblaciones

(2 clases, 6 hrs) una semana

a)Historia de la genética de poblaciones

b)Objetivos y enfoques

c)Repaso de conceptos (DNA, Código genético, gen, ploidia, locus, alelo, genotipo, fenotipo, expresión fenotípica)

Lecturas:

Hamilton MB. (2009) Population genetics. Wiley-Blackwell. Capítulo 11

Lynch M (2007) The frailty of adaptive hypotheses for the origins of organismal complexity. PNAS, 104: 8597-8604

Pigliucci M (2009) The proper role of population genetics in modern eovlutionary theory. Biological theory, 3: 316-324.

Bibliografía complementaria:

-Darwin.1859. El origen de las especies

-Wallace 1858. On the tendency of varieties to departo indefinitely from the Original type.

-Fisher. 1930. The genetical theory of a natural selection.

-Wright 1930. Evolution in mendelian populations.

-Haldane. 1932. The causes of evolution.

-Kimura. 1980. Teoría neutral de la evolución molecular.

-Metzker M., 2010. Sequencing technologies, the next generation. Nature Reviews Genetics 11:31-46

Actividades

-¿Línea del tiempo de los principales eventos en la historia de la evolución?

La variación

(3 clases, 9 hrs) semana-semana y media

a) Qué es y como estudiarla (Importancia, historia del estudio de la variación, marcadores moleculares y secuenciación)

b) Medidas de variación (polimorfismo, Heterocigosis, riqueza alélica, diversidad haplotípica, polimorfismo nucleotídico, diversidad nucleotídica) y distancias genéticas

Lecturas:

-Lewontin. 1991. 25 years ago in genetics: electrophoresisin the development of evolutionary genetics: Milestone or Millestone?. Genetics 128: 657-662.

Bibliografía complementaria:

-Beebee T.J.K y Rowe G. 2008. An Introduction to molecular ecology; Capítulo 1 “A history of molecular ecology”. 2a ed. Edit. Oxford University press. pp: 1-40.

Actividades:

-Ejercicio-examen a casa de frecuencias alélicas

-Cálculo de frecuencias alélicas y estimación de parámetros de variación de “geles” y secuencias.

Las poblaciones en equilibrio

(3 clases, 9 hrs) semana y media

a) Equilibrio de Hardy Weinberg (H.W.) para un locus, dos alelos(supuestos, derivación, concepto de equilibrio estable e inestable, prueba de xi2, índice de fijación; HW en dominancia)

b) H.W. un locus, más de dos alelos.

c) H.W. con diferencia en frecuencia de sexos

Lecturas:

-Hardy G.H. 1908.Mendelian proportions in a mixed population, Science, 28:49-50.

-Eguiarte. 2009. Nueva guía para principiantes a la genética de poblaciones. En: Morrone J.J y Magaña P. (Eds). Evolución biológica: Una visión actualizada desde la revista Ciencias. Fac. Ciencias, UNAM. pp: 83-102

• Hamilton MB. (2009) Population genetics. Wiley-Blackwell. Capítulo 2

Actividades:

-Ejercicios. Determinar si una población se encuentra o no en HW.

Deriva Génica

(4 clases, 12 hrs) dos semanas

a) Aproximación general (error de muestreo, concepto, efectos, evolución no adaptativa, efecto en He)

b) Tamaño efectivo (concepto, métodos de estimación)

c) Cuellos de botella y efecto fundador

d) Coalescente básico: Modelo Wright-fisher para una población en equilibrio.

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.

-Alasaad S., Sooriguer R.C., Chelomina G., Sushitsky YP y Fickel J. 2011. Siberian tiger's recent populationbottleneck in the Russian Far East revealed by microsatellite markers.Mammalian Biology 76(6):722-726.

-Pang J-F et al (2009) mtDNA Data indicate a single origin for dogs south of Yangtze river, less than 16,300 Years Ago, from numerous wolves. Molecular biology and evolution, 26: 2849-2764

-Bridget M et al. (2010) Genome-wide SNP and haplotype analyses reveal a rich history underlying dog domestication. Nature, 464: 898-902

Bibliografía complementaria:

-Hudson R.R. 1991. Gene genealogies and the coalescent process. En: Futuyma D. y Antonovics J. (Eds.). Oxford Surveys in Evolutionary Biolgy. Vol. 7 pp 1-44.

-Moreno Letelier A. 2007. Tamaño efectivo de la población. En: Eguiarte, Souza y Aguirre (Comps.). 2007. Ecología molecular. Edit. Semarnat-Ine-UNAM-Conabio. pp. 63-86

-King J.L. y Jukes T.H. 1969. Non darwinian evolution. Science 164:788-798

-Charlesworth B., 2009. Effective population size and patterns of molecular evolution and variation. Nature Reviews Genetics 10: 195-205.

Actividades:

-Modelar deriva con fichas. entender el concepto de deriva, su causa y sus efectos, intuir el concepto de tamaño efectivo

-Modelar deriva génica con el programa populus para ver los efectos del tamaño y de lafrecuencia inicial.

Mutación

(2 clases, 6 hrs) una semana

a) Definición.

b) Tipos de mutación

c) Destino de un alelo nuevo

d) Medidas de mutación

e) Modelos de mutación (Alelos y sitios infinitos, step-wise)

f) Coalescencia con mutación

g) Equilibrio mutación-deriva y teoría neutral de la evolución molecular

h) Mutación y otras fuerzas

Lecturas:

-Duprova, et al. 1996. Human minisatellite mutation rate after de Chernobyl accident. Nature 380:683-686

-Sniegowski P.D., Gerrish P.J. y Lenski R. 1997. Evolution of high mutatio rates in experimental populations of E. coli. Nature. 387:703-705.

ñ-liver A., et al., 2000. High frequency of hypermutable Pseudomonas aeruginosa in cystic fibrosis lung infection. Science 288:1251-1253.

Bibliografía complementaria:

Actividades:

Flujo génico y Estructura poblacional

(4 clases, 12 hrs) dos semanas

a) Concepto y definición de flujo y estructura

b) Modelo Isla-continente y modelo general de flujo génico

c) Efecto Wahlund.

d) Medidas de diferenciación (Fst wright, Fst Nei, Gst Nei, Gst Krow, Rst slatkin, Amova, Structure)

e) Steping stone y aislamiento por distancia

f) Flujo génico en la genealogía de genes

g) Flujo génico y otras fuerzas

h) Flujo génico y domesticación

Lecturas:

-Charlesworth B., Charlesworth D. y Barton N. 2003. The effect of genetic and geographic structure on neutral variation. Annu. Rev. Ecol. Evol. Syst. 34:99-125.

-King R.B. y Lawson R. 1995. Color-Pattern Variation in Lake Erie Water Snakes: The Role of Gene Flow. Evolution 49(5):885-896.

-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.

-Floyd et al. 2010. Conserving the endangered Mexican fishing bat (Myotis vivesi): genetic variation indicates extensive gene flow among islands in the Gulf of California

-Charruau P., et al., 2011. Phylogeography, genetic structure and population divergence time of cheetahs in Africa and Asia: evidence for long-term geographic isolates. Molecular Ecology 20:706-724.

• Slatkin M (2000) A coalescent view of population structure. En: Singh RS & Krimbas CB (eds). Evolutionary genetics. Cambridge University Press, 418-429
• Luo MC et al. (2007) The structure of wild and domesticated emmer wheat populations, gene flow between them, and the site of emmer domestication. Theoretical and applied genetics, 114: 947-959.
• Morrell PL & Clegg MT (2007) Genetic evidence for a second domestication of barley (Hordeum vulgare) east of the Fertile Crescent. Proceedings of the National Academy of Sciences, 27: 3289-3294

Bibliografía complementaria:

-Broquet T. y Petit E.J. 2009. Molecular estimation of dispersal for ecology and population genetics. Annu. Rev. Ecol. Evol. Syst. 40:193-216

-Holsinger K.E., y Weir B.S. 2009. Genetics in geographically structured populations: defining,estimatingand interpreting Fst. Nature Reviews Genetics 10:639-650.

-Aguirre Planter E. 2006. Flujo génico: métodos para estimarlo y marcadores moleculares. En: Eguiarte, Souza y Aguirre (Comps.). 2007. Ecología molecular. Edit. Semarnat-Ine-UNAM-Conabio. pp. 49-62.

Actividades:

Jugar en el sitio http://www.coalescent.dk/

Modelando genealogías con flujo génico

Selección natural

(4 clases, 12 hrs) dos semanas

a) Selección sensu Darwin

b) Concepto de adecuación

c) Modelo básico de selección y tipos básicos de selección (efecto general, modelo, casos, efectos)

d) Teorema Fundamental de la Selección Natural de Fisher

e) Otros casos de selección (en viabilidad, sexual, clasificatorio, gamética, dependiente de la frecuencia, etc...)

f) Selección y otras fuerzas

f) Coalescencia con selección

g) Selección y domesticación

Lecturas:

-Ariew A., y Lewontin R.C. 2004. The confusions of fitness. Brit. J. Phil. Sci. 55:347-363.

-Lenski R.E. y Travisano M. 1994. Dynamics of adaptation and diversification: a 10,000 generation experiment with bacterial population. PNAS 91:6808-6814

-Rainey P.B. y Travisano M. Adaptive radiation in a heterogeneous environment. Nature 394: 69-72.

-Stolz U., Velez S., Wood K,Wood M. y Feder J. 2003. Darwinian natural selection for orange bioluminiscent color in a Jamaican click beetle.PNAS 100(25):14955-14959

ñSmith T.B. 1993. Disruptive selection and the genetic basis of bill polymorphism in the African finch Pyrensetes. Nature 363:618-620.

-Pritchard et al. 2010. The Genetics of Human Adaptation: Hard Sweeps, Soft Sweeps, and Polygenic Adaptation. Current Biology 20:R208-R215

-Tishkoff. et al. 2007. Convergent adaptation of human lactase persistence in Africa and Europe. Nature Genetics 39(1):31-30

-Doebley J, Gaut B & Smith BC (2006) The molecular genetics of crop domestication. Cell, 127: 1309-1321

-Wright et al 2005. The Effects of Artificial Selection on the Maize Genome. Science, 308:1310-1314

Bibliografía complementaria:

-Darwin C. 1859. El origen de las especies. Edit. a gusto del cliente.

-Castillo Cobián A. 2007. La selección natural a nivel molecular. En: Eguiarte, Souza y Aguirre (Comps.). 2007. Ecología molecular. Edit. Semarnat-Ine-UNAM-Conabio. pp. 11-48

-Haldane J.B.S., (1957) The cost of natural selection. Genetics, 55, 511-524

-Ridley M. (Ed.). 1997. Evolution. Capt.B “Selection in action”. Oxford University press.pp: 48-76

Actividades:

Endogamia

(2 clases, 6 hrs) una semana

a) Concepto de endogamia y exogamia, efecto de la endogamia en frecuencias genotípicas, identidad por descendencia

b) Modelo con autofertilización total y parcial

c) Estimación del coeficiente de endogamia (a partir de coeficientes F y de pedegree)

d)Endogamia y selección (depresión por endogamia y depresión por exogamia)

e) Genética de la conservación

Lecturas:

-Fredrickson R.J., Siminski P., Woolf M. y Hedrick P.W. 2007. Genetic resscue and inbreeding depression in Mexican wolves. Proc. R. Soc. B 274: 2365-2371

-Breekke P., Benett P.M., Wang J., Pettorelli N., y Ewen J.G., 2010. Sensitive males: inbreeding depression in a endangered bird. Proc. R. Soc. B 277:3677-3684.

-Kalinowski S.T., Hedrick P. W., y Miller P.S. 1999. No evidence for inbreeding depression in Mexican and red wolves. Cons. Biol 13:1371-1377

-Viard F., Domus C. y Jarne P., 1997. Selfing, sexual polymorphism and microsatellites in the hermafroditic freshwater snail Bulinus truncatus. Proc. Roy. Soc. B 264:34-44

ñ

-Björnerfeldt et al. (2008) Assortative mating and fragmentation within dog breeds. BMC evolutionary biology, 8:28doi:10.1186/1471-2148-8-28

Bibliografía complementaria:

-Rocha M. y Gasca J. 2007. Ecología molecular de la conservación. En: Eguiarte, Souza y Aguirre (Comps.). 2007. Ecología molecular. Edit. Semarnat-Ine-UNAM-Conabio. pp. 251.278

-Abarca G. C. y Villalobos A.L. 2007. La estimación de la endogamia y la relación entre la tasa de fecundación cruzada y los sistamas reproductivos en plantas con flores: una interpretación de su significado evolutivo. En: Eguiarte, Souza y Aguirre (Comps.). 2007. Ecología molecular. Edit. Semarnat-Ine-UNAM-Conabio. pp. 183-214

Actividades:

Desequilibrio de ligamiento

(2 clases, 6 hrs) una semana

a) Definición y teoría.

b) Medidas de desequilibrio y recombinación

c) Relación entre desequilibrio de ligamiento y fuerzas evolutivas.

d) Fondo genético, Hitchhiking y Barridos selectivos.

Lecturas:

-Maynard Smith J., Smith N.H., O'rourke M. y Spratt B.B. 1993. How clonal are bacteria? PNAS 90:4384-4388

Bibliografía complementaria:

Actividades:

Bibliografía básica

-Hedrick P.W. 2005. Genetics of populations 3^a ed.

-Hamilton M.B., 2009. Population genetics.

-Hartl, D y Clark. 1997. A Principles of population genetics (4a edición). Sinauer Associates. Suderland, Massachusetts.

-BeebeT. y Rowe G.. 2008.An introduction to molecular ecology.

-Charlesworth B., y Charlesworth D., 2010. Elements of Evolutionary Genetics.

-Nei Masatoshi, 1987. Molecular Evolutionary Genetics.

-Eguiarte L.E., Souza V. y Aguirre X. (Comps.). 2007. Ecología molecular. Edit. Semarnat-Ine-UNAM-Conabio. 592pp (http://www2.ine.gob.mx/publicaciones/consultaPublicacion.html?id_pub=530)

-Núñez-Farfán y Luis Eguiarte. 1999. La evolución Biológica. Ciencias-Inst.Ecología-Conabio. México

-Wakeley J., 2009. Coalescent theory, an introduction.

-Kimura M., 1983.The neutral Theory of molecular evolution.