ISHODI UČENJA – UVOD U POPULACIJSKU GENETIKU (45 sati ukupno: 15 sati predavanja, 15 sati vježbi i 15 sati seminara):
1. Definirati i opisati osnovne koncepte populacijske genetike i njihove implikacije na druge biološke discipline.
2. Objasniti djelovanja evolucijskih sila, istaknuti sličnosti i razlike među njima, te prosuditi koje od njih i u kojim uvjetima najviše utječu na evolucijsku dinamiku (promjenu alelnih frekvencija i stopu genske supstitucije).
3. Proračunavati populacijsko-genetičke parametre i predviđati evolucijsku dinamiku preko jednadžbi koje povezuju evolucijske sile s mikroevolucijskom promjenom.
4. Protumačiti i analizirati empirijske procjene vrijednosti populacijsko-genetičkih parametara, te ih objasniti teorijskim postavkama populacijske genetike.
5. Prepoznavati i primjenjivati koncepte populacijske genetike u drugim relevantnim granama biologije (botanika, zoologija, evolucijska biologija i ekologija) i primjenjene biologije (konzervacijska biologija, agronomija, medicina i forenzika).
6. Razviti kritičko mišljenje i sposobnost rješavanja problema, što je uz znanstveni interes najvažniji preduvjet za nastavak učenja i znanstvenog usavršavanja.
SADRŽAJ PREDMETA:
Predmet „Uvod u populacijsku genetiku“ se sastoji iz dvije cjeline: klasične populacijske genetike i molekularne populacijske genetike.
PREDAVANJA
1. Klasična populacijska genetika - Povijesni pregled populacijske genetike (nastanak neodarvinizma i predmet izučavanja populacijske genetike); populacija bez djelovanja evolucijskih sila (idealna populacija, koncept alelnih i genotipskih frekvencija, Hardy-Weinberg-ov zakon, gametička neravnoteža).
2. Evolucijske sile općenito (sistematske i nesistematske sile, definicija evolucijske promjene); izolirano djelovanje evolucijskih sila na razini jednog lokusa s dva alela; mutacije kao evolucijska sila (promjene frekvencije alela pod utjecajem mutacija, model sa i bez povratne mutacije); migracije ili protok gena kao evolucijska sila (otočni model migracija).
3. Prirodna selekcija kao evolucijska sila (koncept fitnesa, jednadžbe promjene frekvencije alela pod utjecajem selekcije, usmjerena i balansirana selekcija).
4. Balansirana ili uravnotežena selekcija (naddominancija); alternativne formule za promjenu frekvencije alela pod utjecajem prirodne selekcije (koncept selekcijskog koeficijenta, genetičko opterećenje populacije).
5. Ravnoteža između mutacija i selekcije (jednadžbe za ravnotežnu frekvenciju alela pod djelovanjem štetnih mutacija i selekcije pri različitim koeficijentima dominancije, ravnotežno genetičko opterećenje populacije); genetički drift u metapopulaciji (pogreška pri uzorkovanju gemeta kao glavni uzrok drifta, varijanca alelnih frekvencija među subpopulacijama kao mjera diferencijacije među subpopulacijama, eksperiment s vinskom mušicom, Wright-Fisher-ov model genetičkog drifta, Kimurin model genetičkog drifta primjenom difuzijske jednadžbe).
6. Genetički drift i inbriding (definicija koeficijenta inbridinga, pojam efektivne veličine populacije, genotipske frekvencije kao posljedica inbridinga, fiksacijski indeks kao mjera diferencijacije među subpopulacijama, Wright-ova F-statistika).
7. Molekularna populacijska genetika – Model beskonačnog broja alela (izvođenje jednadžbe za ravnotežnu heterozigotnost zbog djelovanja neutralnih mutacija i drifta, vjerojatnost fiksacije alela, pojam stope genske supstitucije ili brzine molekularne evolucije).
8. Neutralna teorija molekularne evolucije (stopa aminokiselinske supstitucije, empirijski podaci za neutralni polimorfizam i stopu genske supstitucije, neutralističko-selekcionistička debata).
VJEŽBE
Vježbe se sastoje iz rješavanja zadataka zasnovanih na teoriji prema predavanjima kako slijedi:
1. Hardy-Weinberg-ov zakon i gametička neravnoteža;
2. Mutacije i migracije;
3. Prirodna selekcija i opća selekcijska jednadžba;
4. Naddominancijska selekcija, alternativne formule za usmjerenu i naddominancijsku selekciju;
5. Ravnoteža između mutacija i selekcije i genetički drift;
6. Genetički drift i inbriding;
7. Ravnotežni koeficijent inbridinga i heterozigotnost, vjerojatnost fiksacije alela i stopa genske supstitucije;
8. Neutralna teorija i stopa aminokiselinske supstitucije;
SEMINAR
Seminar se sastoji iz empirijskih primjera i diskusije o problemima vezanim za pojedinačna predavanja kako slijedi:
1. Populacija bez djelovanja evolucijskih sila;
2. Mutacije i migracije;
3. Prirodna selekcija na jednom lokusu;
4. Mutacijsko-selekcijska ravnoteža i genetički drift;
5. Genetički drift i inbriding;
6. Genetički drift, inbriding i stopa genske supstitucije;
7. Neutralna teorija i stopa aminokiselinske supstitucije;
8. Izlaganja studentskih seminara: prezentacija originalnih radova iz populacijske genetike.
