Molekylær Populationsgenetik og Evolution
A-modul, Forår, 3 point, 15 ECTS Målsætning At belyse hvordan DNA-sekvenser kan benyttes til at undersøge evolutionære processer i populationer samt fylogenetiske sammenhænge mellem organismer. Populationsgenetik vil blive gennemgået som fundament for forståelsen af molekylær populationsgenetik. Modeller, metoder og problemer i analysen af DNA-sekvenser vil blive gennemgået og diskuteret, og der vil blive lagt vægt på metodernes anvendelse på sekvensdata fra vidt forskellige typer af organismer. Computere vil blive benyttet til visualisering af modeller og løsning af opgaver.
Indhold En række metoder bliver præsenteret, og dernæst diskuteret gennem læsning af originalartikler. Følgende punkter vil bl.a. blive berørt:
Klassiske populationsgenetik: Enkelte og multiple loci, selektions-mutations balance, genetisk drift. Eksempel Analyse af SNPs i menneskets genom, evolution af mikrosatellitter.
Forskelle mellem forskellige typer data. Mitokondriel DNA, kloroplast DNA, og nukleært DNA. Kodende versus ikke kodende sekvens, exon versus intron. SNPs, mikrosattelitter og isozymer versus DNA-sekvenser.
Modeller for DNA-sekvensers udvikling. Substitutionsmodeller for nukleotider og aminosyrer. Variation i substitutions-raten over en sekvens. Test af forskellige modeller på DNA data vha maximum likelihood baserede metoder. Eksempel Evolutin af HIV.
Modeller for fylogenetisk analyse (molekylær evolution). Rekonstruktion af fylogenetiske træer vha maximum-likelihood og parsimoni. Eksempel: "Livets træ". betydning af codan bias, GC indhold mm.
Modeller for slægtskabsforholdet mellem sekvenser fra en population. Bestemmelse af den effektive populationsstørrelse og mutationsraten. Detektering af populationssvingerne. Den neutrale model og test af denne. Eksempler: Bestemmelse af menneskets stamfader - neanderthaler eller ej?, størrelsen af den originalde population af Darwin´s finker, effekt af indavl (selvbestøvning) i planter.
Bestemmelse af populationsstruktur og migrationsmønstre ud fra DNA data. Eksempler: Menneskets migrationsmønstre belyst gennem mitokondrie, Y-kromosom og nukleære data, afrikanske savannedyrs populationsstruktur, hvalers migrationsmønstre, populationsstruktur i planter.
Naturlig selektion. Metoder til at detektere forskellige former for selektion fra DNA-data. Test for tilstedeværelse og type af selektion. Selektion for brug af forskellige codons for den samme aminosyre. Eksempler: Codan brug i Drosophila, MHC-systemet i mennesket, selv-uforenelighedssystemer i planter, ADH-sekvenser og SOD-sekvenser i Drosophila, sammenhæng mellem rekombinationsrate og genetisk variation i Drosphila og mennesket.
Korrelation mellem DNA variation og fænotypisk variation. Eksempler: Betydning af variation i heat-shock gener i Drosophila for deres varmetoleance. Betydning af variation i sygdomsgener i mennesket.
Sammenligning mellem fylogenetisk træ for gener og fylogenetisk træ for arter. Test for tilstedeværelse samt detektering af rekombination i nukleære sekvenser. Effekt af rekombination og genkonversion. Effekt af hybridisering og introgression. Eksempler: MHC-systemet, nukleære gener i Drosophila med forskellige fylogenetiske træer.
Indføring i anvendelse af computere til analyse af sekvensdata/andre former for data. Herunder databasesøgning, alignment og populationsgenetisk analyse.
Gæsteforelæsere vil fortælle om deres egne projekter indenfor området (for eksempel: anvendelse af ancient DNA, populationsgenetik hos afrikanske savannedyr).
Form og omfang 4 timers forelæsning og 4-6 timers computerøvelser/TØ per uge i 11 uger. Desuden blokkursus over 2 uger med løsning af selvstændigt projekt baseret på analyse vha computere af datasæt indenfor området.
Obligatorisk program computerøvelser/TØ og blokkursus.
Lærere Mikkel Schierup, Freddy B. Christiansen, Jotun Hein og inviterede gæsteforelæsere.
Lærebøger Graur, D & Li, W: Fundamentals of Molecular Evolution, Sinauer Associates, 2000. Udleverede særtryk og F.B. Christiansen: Noter i Populationsgenetik.
Eksamen Mundtlig eksamen med forberedelse alle hjælpemidler er tilladt under forberedelsen. Bedømmes efter 13-skalaen med ekstern censur.