Encabezado Facultad de Ciencias
Presentación

Biología (plan 1997) 2018-1

Optativas, Genética de Poblaciones

Grupo 5369, 25 lugares. 11 alumnos.
Profesor Enrique Scheinvar Gottdiener ju 15 a 18 B007
Profesor Gabriela Castellanos Morales ma 15 a 18 B007

 

Genética de poblaciones

Curso Optativo, Facultad de Ciencias

Gabriela Castellanos y Enrique Scheinvar

Semestre 2018-1

La evolución es el cambio de 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 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: exámenes, trabajo semestral, ensayos de lecturas, tareas y ejercicios, exposición de cuando menos un artículo (lecturas), discusión, participación y entrega de prácticas. 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:

Exámenes 15%

Tareas y ejercicios 20%

Discusión y participación 20%

Ensayos y exposición de lecturas 20%

Trabajo semestral 25%

Introducción a la genética de poblaciones (6 hrs)

a) Objetivos y metas de las genética de poblaciones.

b) Breve historia de la genética de poblaciones y de la evolución molecular.

c) Repaso de conceptos básicos

Variación en las poblaciones naturales (9 hrs)

a) Qué es y cómo estudiarla

b) Variación a nivel morfológica y molecular

c) Variación genómica y métodos asociados

d) Medidas de variación y distancia genéticas

Las poblaciones en equilibrio I (6 hrs)

a) La ley del equilibrio de Hardy-Weinberg para un locus, dos alelos

b) Complicaciones a Hardy-Weinberg: Diferencias entre sexos, genes ligados al sexo y más de dos alelos.

c) El problema de la estimación empírica de las frecuencias alélicas.

La selección natural (9 hrs)

a) Selección sensu Darwin

b) El modelo básico de selección.

c) Diferentes tipos de selección natural.

d) Complicaciones al modelo básico: genes ligados al sexo y alelos múltiples.

e) Selección en viabilidad.

f) Selección sexual y apareamiento clasificado (assortative mating).

g) Selección gamética y alelos de incompatibilidad.

h) El problema de estimar la intensidad de la selección en el campo.

i) Modelos ecológicos, variación espacial y temporal y selección dependiente de la frecuencia.

La mutación (6 hrs)

a) Definición y tipos.

b) Medidas de mutación.

c) Modelos de mutación: básicos, alelo infinitos, sitios infinitos, sitios finitos y step-wise

d) El problema de la estimación de las tasas de mutación

e) Selección y mutación

La deriva génica (6 hrs)

a) Aproximación general

b) El tamaño efectivo de las poblaciones, definiciones y métodos para su estimación.

c) Efecto de fundador y cuellos de botella.

d) Selección mutación y deriva

Las poblaciones en equilibrio II (6 horas)

a) Equilibrio Mutación-Deriva

b) Equilibrio Wright-Fisher

c) Coalescente básico

d) Teoría neutra de la evolución molecular

La endogamia (6 hrs)

a) Concepto y efectos

b) Modelos básicos: autofertilización total y parcial.

d) Estimación del coeficiente de endogamia.

f) La endogamia en las poblaciones naturales.

g) Endogamia y selección.

h) “Kin selection”.

i) Reproducción asexual.

j) Endogamia y selección natural.

El flujo génico y la estructura de las poblaciones (9 hrs)

a) Aproximación general

a) El modelo continente-islas de flujo génico y modelo general.

b) El efecto Wahlund.

c) Estimaciones directas e indirectas de flujo génico

d) Flujo génico y selección.

e) Flujo génico y deriva.

Desequilibrio de ligamiento (6 hrs)

a) Teoría básica y métodos de estimación

b) Relación con las fuerzas evolutivas.

c) Desequilibrio y selección.

d) Hitchiking, recombinación, sexualidad, “Muller ratchet”, y selección de fondo.

Genética de poblaciones molecular (12 hrs. EXTRA)

a) Estimación de variación genética a nivel molecular.

b) Estimación del número de substituciones y tasas de substitución.

c) Relojes moleculares y pruebas de reloj.

d) Pruebas de neutralidad-selección (Tajima, Ewens-Watterson, HKA y MK)

e) Inferencia demográfica

f) Filogeografía

g) Filogenia

h) Genómica


Bibliografía

Referencias básica:

  • Hedrick, P.W. 2011. Genetics of populations. Cuarta edición. Jones and Bartlett publishers.Sudbury, Massachusetts. 553 págs.
  • Hamilton M.B., 2009. Population genetics.
  • Eguiarte Luis E., V. Souza y X. Aguirre (Compiladores). 2007. Ecología molecular. Semanrant, Conabio, Inst. de Ecología UNAM. D. F., México.574 págs. Disponible como pdf sin costo en http://www2.ine.gob.mx/publicaciones/consultaPublicacion.html?id_pub=530

Otras referencias básicas:

  • Hartl, D. L. y A.G. Clark. 1989. Principles of population genetics, 2nd edition, Sinauer. Sunderland Massachusetts. 682 págs. Buen libro de genética de poblaciones, sencillo y autoexplicativo.
  • Gillespie, J.H. 2004. Population Genetics. A concise guide. Second edition. The John Hopkins Univesity press. Baltimore, 214 págs. Un texto compacto, autodidáctico con un enfoque de deriva génica.
  • Charlesworth & Charlesworth. 2010. Elements of Evolutionary Genetics. Roberts and Company Publishers. 734 págs. Libro completo, actualizado y avanzado de genética de poblaciones con un enfoque coalescente y moderno.
  • Futuyma D. 1998. Evolutionary Biology. 3rd edition, Sinauer, Sunderland, Mass. 763 págs. Conceptos básicos de evolución.
  • 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.
  • Nei, Masatoshi. 1987. Molecular evolutionary genetics. Columbia University Press. 512 pags. Libro avanzado de genetica de poblaciones con el desarrollo de fórmulas y algoritmos.
  • Beebe T. y Rowe G.. 2008. An introduction to molecular ecology. Para iniciarse en estos temas.
  • Wakeley J., 2009. Coalescent theory, an introduction. Para sufrir la teoría coalescente.
  • Lemey, Salemi y Vandamme. 2009. The Phylogenetic Handbook. 2a ed. Cambridge University Press. 723 pp. Para entender teoría y métodos filogenéticos y hacer ejercicios.
  • Frankham, R., J.D. Ballou & D.A. Briscoe. 2010. Introduction to Conservation Genetics. Cambrige University Press. Para iniciarse en genética para la conservación.
  • Frankham, R., J.D. Ballou & D.A. Briscoe. 2004. A primer of Conservation Genetics. Cambridge University Press. Para introducción en genética y conservación.
  • Allendorf, F.W. & G.H. Luikart. 2007. Conservation and the Genetics of Populations. Blackwell Publishing.

Lecturas Marcadores Moleculares:

  • Selkoe KA y Toonen RJ. 2006. Microsatellites for ecologists: a practical guide to using and evaluating microsatellite markers. Ecology Letter 9(5):615-629.
  • Nybom H. 2004. Comparison of different nuclear DNA markers for estimatin intraspecific genetic diversity in plants. Molecular Ecology 13:1143-1155.
  • Petit RJ et al. 2005. Comparative organization of chloroplast, mitocondrial and nuclear diversity in plant populations. Molecular Ecology 14:689-701.
  • Defaveri J et al. 2013. Characterizing genic and nongenic molecular markers: comparison of microsatellites and SNPs. Molecular Ecology Resources 13:377-392.
  • Arif IA y Khan HA. 2009. Molecular markers for biodiversity analysis of wildlife animals: a brief review. Animal Biodiversity and Conservation 32.1:9-17.
  • Morin PA et al. 2004. SNPs in ecology, evolution and conservation. Trends in Ecology and Evolution 19(4):208-216.
  • Oliveira EJ et al. 2006. Origin, evolution and genome distribution of microsatellites. Genetics and Molecular Biology 29(2):294-307.
  • Escalante et al. 2014. The study of biodiversity in the era of massive sequencing. Rev. Mex Biodiv. 85:1249-1264
  • Ekblom R & J Galindo. 2011. Application of next generation sequencing in molecular ecology of non-model organisms. Heredity 107:1-15.

Lecturas Introducción-Variación:

  • Hardy G.H. 1908. Mendelian proportions in a mixed population, Science, 28:49-50.
  • Lewontin. 1991. 25 years ago in genetics: electrophoresis in the development of evolutionary genetics: Milestone or Millestone?. Genetics 128: 657-662.
  • Lynch M., 2007. The frailty of adaptive hypotheses for the origins of organismal complexity. PNAS (104)Sup1: 8597-8604
  • Pigliucci M., 2008. The proper role of Population Genetics in Modern Evolutioary Theory. Biological Theory
  • 3(4):316-324
  • Metzker M.L., 2010. Sequencing technologies the next generation. Nature Reviews. 11:46
  • Leffler EM, Bullaughey K, Matute DR, Meyer WK, Ségurel L, Venkat A, Andolfatto P, Przeworski M. (2012) Revisiting an Old Riddle: What Determines Genetic Diversity Levels within species? PLOS Biology 10, e1001388
  • Clegg, M. 1997. Plant genetic diversity and the struggle to measure selection. Journal of Heredity 88: 1-7.

Lecturas Selección Natural:

  • Smith T.B. 1993. Disruptive selection and the genetic basis of bill polymorphism in the African finch Pyrensetes. Nature 363: 618-620.
  • 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.
  • Ariew A., y Lewontin R.C. 2004. The confusions of fitness. Brit. J. Phil. Sci. 55:347-363.
  • 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 100:14955-14959
  • Tishkoff. et al. 2007. Convergent adaptation of human lactase persistence in Africa and Europe. Nature Genetics 39(1):31-30
  • Pritchard et al. 2010. The Genetics of Human Adaptation: Hard Sweeps, Soft Sweeps, and Polygenic Adaptation. Current Biology 20:R208-R215
  • Turner T, Bourne E, Von Wettberg EJ, Hu TT, Nuzhdin SV (2010) Population resequencing reveals local adaptation of Arabidopsis lyrata to serpentine soils. Nature genetics. 42:260–263Tishkoff, Reed et al., 2007. GegeneticConvergent adaptation of human lactase persistence in Africa and Europe. Nature Genetics 39(1):31-40
  • Harpur BA, Kent CF, Molodtsova D,Lebon JM, Alqarni AS, Owayss AA, Zayed A (2014) Population genomics of the honey bee reveals strong signatures of positive selection on worker traits. PNAS, 111:2614-2619

Lecturas Endogamia:

  • Viard F. et al. 1997. Selfing, sexual polymorphism and microsatellites in the hermafroditic freshwater snail Bulinus truncatus Proc. Roy. Soc. Lond. B. 264: 39-44.
  • Kalinowski S.T. et al. 1999. No evidence for inbreeding depression in Mexican and red wolves. Cons. Biol. 13: 1371-1377.
  • Vogl C, Karhu A, Moran G, Savolainen (2002) High resolution analysis of mating systems: inbreeding in natural populations of Pinus radiata J. Evol. Biol 15, 433-439
  • Fredrickson RJ, Siminski P, Woolf M. y Hedrick PW (2007). Genetic rescue and inbreeding depression in Mexican wolves. Proc. R. Soc. B 274: 2365-2371
  • Boakes EH, Wang J, Amos W (2007) An investigation of inbreeding depression and purging in captive pedigreed populations. Heredity 98: 172-182

Lecturas Deriva:

  • King J.L. y Jukes T.H. 1969. Non darwinian evolution. Science 164:788-798
  • Husband. B.C. y S.C.H. Barrett. 1992. Effective population size and genetic drift in Eichornia paniculata (Ponterediaceae) Evolution 46: 1875-1890.
  • Hoelzel A.R. et al., 1993. Elephant seal genetic variation and the use of simulation models to investigate historical population bottlenecks. J. Hered. 84: 443-449.
  • King T.E. y Jobling M.A. 2009. What's in a name? Y chromosomes, surnaes and the genetic genealogy reolution. Trends Genet. 25: 351-369
  • Alasaad S., Sooriguer R.C., Chelomina G., Sushitsky YP y Fickel J. 2011. Siberian tiger's recent population bottleneck in the Russian Far East revealed by microsatellite markers. Mammalian Biology 76(6):722-726.
  • Gasca Pineda J, Cassaigne I, Alonso RA, Eguiarte LE. (2013) Effective Population size, Genetic Variation, and their relevance for conservation: the bighorn sheep in Tiburon Island and comparisons with Managed artiodactyls. PLOS ONE, 8:e78120

Lecturas Flujo:

  • 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.
  • King R.B. y R. Lawson. 1995. Color pattern variation in Lake Erie water snake: the role of gene flow. Evolution 49: 885-896. Nucleotide sequence diversity at the alcohol dehydorgenase 1 locus of wild barley (Hordeum vulgare ssp. spontaneum): an evaluation of the background selection hypothesis
  • 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.
  • Crompton AE, Obbard ME, Petersen SD, Wilson PJ (2008) Population genetic structure in polar bears (Ursus maritimus) from Hudson Bay, Canada: Implitacions of future climate change. Biological Conservation , 141: 2558-2539
  • Holsinger K.E., y Weir B.S. 2009. Genetics in geographically structured populations: defining, estimating and interpreting Fst. Nature Reviews Genetics 10:639-650.

Lecturas Mutación:

  • Dubrova, Y.E. et al. 1996. Human microsatellite mutation rate after the Chernobyl accident. Nature 380: 683-686.
  • Sniegowski P.D., Gerrish P.J. y Lenski R. 1997. Evolution of high mutation rates in experimental populations of E. coli. Nature. 387:703-705.
  • Oliver, A. et al. 2000. High frequency of hypermutable Pseudomonas aerugionsa in cystic fibrosis lung infection. Science 288: 1251-1253.
  • Dubrova YE, Grant G, Chumak AA, Stezhka VA, Karakasian AN (2002) Elevated minisatellite mutation rate in the post-chernobyl families from Ukraine, Am. J. Hum. Genet, 71:801-809

Lectura Desequilibrio:

  • 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.
  • Maynard-Smith J.et al. 1993. How clonal are bacteria? Proc. Natl. Acad. Sci. USA 90: 4384-4388.
  • 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.

Lecturas Evolucion Molecular:

  • Kimura, M. 1968. Evolutionary rate at the molecular level. Nature 217: 624-626.
  • Ayala, F. 1995. The myth of Eve: Molecular biology and human origins. Science 270: 1930-1936.

Generales 2:

  • Dumolin-Lapegue S. et al. 1997. Phylogeographic structure of white oaks throughout the European continent. Genetics 146: 1475-1487.
  • Blair C. et al. 2014. Multilocus coalescent analyses reveal the demographic history and speciation patterns of mouse lemur sister species. BMC Evolutionary Biology 14:57 COALESCENCIA Y MODELOS DE ESPECIACIÓN
  • Brandt J.R. et al. 2014. Impact of population expansión on genetic diversity and structure of river otters (Lontra canadensis) in Central North America. Journal of Heredity 105:39-47. VARIACIÓN Y ESTRUCTURA GENÉTICA
  • Campbell P. et al. 2007. Contrasting patterns of genetic differentiation between endemic and widespread species of fruit bats (Chiroptera:Pretopodidae) in Sulawesi, Indonesia. Molecular Phylogenetics and Evolution 44:474-482. VARIACIÓN Y ESTRUCTURA GENÉRICA
  • Castellanos-Morales G. et al. 2014. Genetic variation in a peripheral and declining population of black-tailed prairie dogs (Cynomys ludovicianus) from Mexico. Journal of Mammalogy En prensa. doi: http://dx.doi.org/10.1644/12-MAMM-A-099. GENERALES (VARIACIÓN Y ESTRUCTURA GENÉTICA)
  • Ford M.J. et al. 2011. Inferred paternity and male reproductive success in a killer whale (Orcinus orca) population. Journal of Heredity 102:537-553. ENDOGAMIA Y TAMAÑO EFECTIVO
  • Lucchini V. et al. 2002. Noninvasive molecular tracking of colonizing Wolf (Canis lupus) packs in the western Alps. Molecular Ecology 11:857-868. GENERALES (ESTRUCTURA Y KINSHIP)
  • Moreno-Letelier A. et al. 2014. Late Miocene lineage divergence and ecological differentiation of rare endemic Juniperus blancoi: clues for the diversification of North American conifers. New Phytologist 203:335-347. GENERALES (CORRELACIONES DE ESTRUCTURA GENÉTICA CON DIFERENCIACIÓN ECOLÓGICA, TIEMPO DE DIVERGENCIA Y CAMBIOS EN LOS TAMAÑOS POBLACIONALES: COALESCENCIA).
  • Parsons K.M. et al. 2013. Geographic patterns of genetic differentiation among killer whales in the northern North Pacific. Jounral of Heredity 104:737-754. DIFERENCIACIÓN GENÉTICA
  • Vilà C. et al. 1999. Mitochondrial DNA phylogeography and population history of the gray Wolf Canis lupus. Molecular Ecology 8:2089-2103. GENERALES (FILOGEOGRAFÍA)

 


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