Biología (plan 1997) 2019-2

Optativas, Evolución II

TEMARIO EVOLUCIÓN II

INTRODUCCIÓN A LA ECOLOGÍA MOLECULAR

El curso esta dirigido a estudiantes de la carrera de biología interesados en profundizar en el uso e interpretación de datos genéticos y ecológicos aplicados a diversas áreas de la Biología (e.g., genética de la conservación, especies invasoras). Bajo una perspectiva multidisciplinaria (genética de poblaciones, filogenia y evolución molecular) se desarrollarán las ideas para diferentes grupos de organismos (bacterias, plantas y vertebrados) analizando los fundamentos teóricos, las metodologías más importantes y de mayor actualidad que proporcionen a los estudiantes las bases teóricas y experiencia práctica para el análisis e interpretación de los datos. Se espera que al final del curso los alumnos cuenten con los principios básicos, perspectivas y una visión más amplia de los alcances y aplicaciones de la ecología molecular en diversas áreas de la biología evolutiva.

1.- Introducción

• Conceptos en evolución
• Definición de evolución
• Pruebas de la evolución
• Breve repaso a la historia de la idea de cambio, evolución molecular
• Ecología molecular

2.- Variación genética

• El origen de la variación
• Importancia de la variación genética y potencial evolutivo
• Marcadores moleculares
• Equilibrio de Hardy-Weinberg
• Medidas de variación genética
• Otras medidas de variación (organismos clonales)

3.- Análisis genéticos en una población

• ¿Qué es una población? y porque estudiarla
• Deriva génica: concepto, efectos, modelo, evolución no adaptativa, tamaño efectivo, cuellos de botella, efecto fundador y especies invasoras
• Complejo mayor de histocompatibilidad
• Reproducción: endogamia, poliploidía

4.-Análisis genéticos en múltiples poblaciones

• Flujo génico: concepto, efectos, modelos, estimación directa e indirecta del flujo génico
• Factores que alteran el flujo génico: barreras a la dispersión, metapoblaciones, interacciones interespecíficas e hibridación
• Estadísticos F (F_ST,F_IS,F_IT)
• Distancias genéticas
• Análisis jerárquico de la variación
• Identificación de grupos genéticos

Práctica 1. Variación y estructura genética: Arlequin, structure, MEGA

5.-Reconstrucción filogenética

• Alineación y edición de secuencias, modelos y matrices
• Breve repaso de las filogenias: Usos, aplicaciones e interpretación
• Principios en Sistemática
• Modelos de sustitución
• Métodos de distancia (UPGMA y NJ)
• Métodos en parsimonia
• Métodos probabilísticos

Práctica 2. Base de datos: NCBI (blast, genbank)

Práctica 3. Programas de alineación de secuencias e inferencia filogenética: MEGA, TNT, RaxML, Mr Bayes

6.-Evolución molecular

• La teoría neutral de evolución molecular
• Reloj molecular
• Variación genética a nivel molecular
• Selección a nivel molecular
• Coalescencia

Práctica 4. Selección a nivel molecular: DNasp, y Reloj molecular: BEAST

7.-Filogeografía

• ¿Qué es la filogeografía?
• Marcadores moleculares en filogeografía
• Redes de haplotipos
• Demografía histórica
• Análisis genético de clados anidados (NCA)
• Distribución de linajes genéticos
• Genealogía de genes y el proceso de la coalescencia.
• Filogeografía comparada
• Variación genética en espacio: Patrones geográficos en una población, vicarianza y dispersión, consecuencias genéticas del Pleistoceno.
• Variación genética tiempo: Eventos geológicos y tasas de divergencia molecular

Práctica 5. Filogeografía: Dnasp, Arlequin, TCS

8.- Fundamentos y principios del lenguaje de programación de R aplicado al análisis de datos genéticos y ecológicos

• Tipos de objetos y conversión
• Operadores
• Dataframes
• Funciones
• Diversidad genética
• Filogenias
• Análisis de ordenación: análisis de componentes principales (PCA), análisis de coordenadas principales (PCoA), análisis de redundancia (RDA), análisis de correspondencia canónica (CCA)
• Forward selection
• K-means
• Análisis de agrupamiento jerárquico de aglomeración
• Análisis discriminante

Práctica 6. Análisis de datos en R

Extra

9.- Análisis geográficos

• Generalidades, conceptos y principios básicos de modelado de nicho
• Conservadurismo de nicho
• Avances y aplicaciones de modelos de nichos ecológicos en estudios filogeográficos
• Base de datos de variables climaticas y de registros de colecciones: WorldClim, Global Biodiversity Information Facility (GBIF) y otras fuentes de registro
• Mapas

Práctica. Modelado de nicho: Maxent, Diva-gis (Selección de variables bioclimáticas, recorte de capas, extracción de puntos, elaboración de mapas).

Literatura:

Avise, J. C.2000. Phylogeography. The history and formation of species. Harvad University Press, Cambridge, Massachusetts. 449 pág.

Beebee, C. J. T. y G. Rowe. 2004. An introduction of molecular ecology. Oxford University Press. 346 pág.

Felsenstein, J. 2003. Inferring Phylogenies. Sinauer Associates. Sunderland, MA, 664 págs.

Graur D. y W.H. Li, 2000. Fundamentals of molecular evolution. 2nd. edition. Sinaeur. Suderland, Mass. 481 págs.

Hall, B.G. 2001. Phylogenetic trees made easy. Sinauer, Suderlnad, Mass. 179 págs.

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.

Hedrick, P.W. 2000. Genetics of populations. Second edition. Jones and Bartlett publishers. Sudbury, Massachusetts. 553 págs

Kimura, M. 1983. The neutral theory of molecular evolution. Cambridge university press, Cambridge, UK, 361 págs.

Li, W. H. 1997. Molecular evolution. Sinauer, Sunderland, Massachusetts. 487 págs.

Nei, M. y S. Kumar. 2000. Molecular evolution and phylogenetics. Oxford University Press, Oxford. 333 págs.

Page R.D.M. y E. C. Holmes. 1998. Molecular evolution: A phylogenetic approach. Blackwell, Oxford. 346 págs.