Biodiversità ed evoluzione
A.A. 2022/2023
Obiettivi formativi
L'insegnamento si propone di contribuire alla formazione di laureati magistrali che abbiano una piena comprensione dei fondamenti della biologia evoluzionistica e dei meccanismi alla base della generazione della biodiversità. Tali fondamenti verranno declinati sia in chiave teorica, sia in chiave metodologica (e.g. in relazione alle metodologie per la ricostruzione filogenetica e per lo studio e classificazione della biodiversità, anche su base molecolare). Ci si porrà l'obiettivo di chiarire come gli strumenti metodologici rappresentino la traslazione applicativa di conoscenze teoriche, ma anche una nuova fonte di dati, a loro volta di stimolo alla generazione di nuove formulazioni teoriche. I concetti fondamentali della disciplina verranno presentati in chiave storica, dando particolare rilievo alle principali discussioni, a volte diatribe, che hanno accompagnato lo sviluppo delle diverse aree di ricerca sperimentale e di elaborazione teorica della biologia evoluzionistica.
Risultati apprendimento attesi
Alla fine del corso, lo studente acquisirà:
Conoscenza dei concetti di base dell'evoluzione biologica (quali: fitness; selezione naturale; mutazione; omologia; analogia).
Conoscenza di specifiche problematiche (quali: bersagli della selezione naturale; altruismo; teoria della neutralità; origine della vita e delle cellule).
Conoscenza dei meccanismi evolutivi a livello molecolare.
Conoscenza dei principi alla base dei metodi più utilizzati per la ricostruzione di alberi filogenetici e loro applicazione.
Un quadro sulle attuali conoscenze sull'evoluzione e sulla diversità della vita sulla terra: batteri, archaea, eucarioti; principali linee filetiche degli eucarioti.
Conoscenza dei concetti di base dell'evoluzione biologica (quali: fitness; selezione naturale; mutazione; omologia; analogia).
Conoscenza di specifiche problematiche (quali: bersagli della selezione naturale; altruismo; teoria della neutralità; origine della vita e delle cellule).
Conoscenza dei meccanismi evolutivi a livello molecolare.
Conoscenza dei principi alla base dei metodi più utilizzati per la ricostruzione di alberi filogenetici e loro applicazione.
Un quadro sulle attuali conoscenze sull'evoluzione e sulla diversità della vita sulla terra: batteri, archaea, eucarioti; principali linee filetiche degli eucarioti.
Periodo: Secondo semestre
Modalità di valutazione: Esame
Giudizio di valutazione: voto verbalizzato in trentesimi
Programma e organizzazione didattica
Edizione unica
Responsabile
Periodo
Secondo semestre
Programma
Elementi di storia della biologia evoluzionistica.
Selezione naturale e sessuale.
Gerarchie e bersagli della selezione naturale.
L'altruismo in biologia: selezione di gruppo e kin-selection. Il ruolo della riproduzione sessuale.
Plasticità fenotipica, accomodamento fenotipico, accomodamento genetico.
Modificazioni epigenetiche ed ereditarietà epigenetica.
La teoria della neutralità dell'evoluzione molecolare.
Richiami sul concetto di specie e sui meccanismi di speciazione.
La distribuzione della biodiversità e le basi genetiche della biodiversità.
EVO-DEVO (evolutionary developmental biology).
Prime fasi dell'evoluzione della vita ed origine della cellula eucariotica.
Meccanismi e modalità dei cambiamenti genetici: duplicazione di sequenze in genomi, omologia, paralogia, ortologia.
Metodi per isolare e sequenziare geni.
Banche dati, formati di dati di sequenze, strumenti per l'utilizzo delle banche dati (e.g. BLAST).
Metodi e software per l'allineamento di sequenze omologhe
Il concetto di outgroup e l'interpretazione di alberi filogenetici in termini di organismi e famiglie geniche.
Approcci e software per la costruzione di alberi tramite la massima parsimonia.
Saturazione di sostituzioni, modelli e metodi per correggere stime di distanze genetiche.
Costruzione di alberi tramite distanze genetiche.
Il bootstrap.
Interpretazione di alberi filogenetici.
Selezione naturale e sessuale.
Gerarchie e bersagli della selezione naturale.
L'altruismo in biologia: selezione di gruppo e kin-selection. Il ruolo della riproduzione sessuale.
Plasticità fenotipica, accomodamento fenotipico, accomodamento genetico.
Modificazioni epigenetiche ed ereditarietà epigenetica.
La teoria della neutralità dell'evoluzione molecolare.
Richiami sul concetto di specie e sui meccanismi di speciazione.
La distribuzione della biodiversità e le basi genetiche della biodiversità.
EVO-DEVO (evolutionary developmental biology).
Prime fasi dell'evoluzione della vita ed origine della cellula eucariotica.
Meccanismi e modalità dei cambiamenti genetici: duplicazione di sequenze in genomi, omologia, paralogia, ortologia.
Metodi per isolare e sequenziare geni.
Banche dati, formati di dati di sequenze, strumenti per l'utilizzo delle banche dati (e.g. BLAST).
Metodi e software per l'allineamento di sequenze omologhe
Il concetto di outgroup e l'interpretazione di alberi filogenetici in termini di organismi e famiglie geniche.
Approcci e software per la costruzione di alberi tramite la massima parsimonia.
Saturazione di sostituzioni, modelli e metodi per correggere stime di distanze genetiche.
Costruzione di alberi tramite distanze genetiche.
Il bootstrap.
Interpretazione di alberi filogenetici.
Prerequisiti
Lo studente deve possedere concetti base di biologia molecolare (che cosa è un gene, concetti di trascrizione, traduzione, il codice genetico, replicazione di DNA, PCR).
Metodi didattici
Modalità di erogazione del corso basata su lezioni frontali interattive supportate da materiale proiettato.
Lo studente sarà coinvolto a partecipare attivamente alla discussione per migliorare le proprie capacità critiche, rielaborando i concetti acquisiti e comunicando i concetti in maniera appropriata.
Lo studente sarà coinvolto a partecipare attivamente alla discussione per migliorare le proprie capacità critiche, rielaborando i concetti acquisiti e comunicando i concetti in maniera appropriata.
Materiale di riferimento
· Bioinformatics and Molecular Evolution. Paul G. Higgs, Teresa K. Attwood, Wiley-Blackwell
· Articoli in inglese forniti dai docenti
· Diapositive del corso e materiali addizionali saranno resi disponibili dai docenti durante lo svolgimento del corso sul sito Ariel di Ateneo
· Articoli in inglese forniti dai docenti
· Diapositive del corso e materiali addizionali saranno resi disponibili dai docenti durante lo svolgimento del corso sul sito Ariel di Ateneo
Modalità di verifica dell’apprendimento e criteri di valutazione
L'acquisizione delle conoscenze e il raggiungimento dei risultati di apprendimento attesi vengono verificati attraverso un esame articolato in due fasi. La prima fase consiste in uno scritto strutturato in quesiti a risposta multipla e in domande a risposta aperta breve. La seconda fase consiste in un colloquio. La fase scritta verte principalmente sugli argomenti bio-molecolari (dai meccanismi dei cambiamenti genetici sino all'interpretazione degli alberi filogenetici), il colloquio sugli altri argomenti a programma. Il voto finale espresso in trentesimi è il risultato di una valutazione complessiva effettuata dai docenti, sulla base delle risposte date nelle due fasi dell'esame.
BIO/02 - BOTANICA SISTEMATICA
BIO/05 - ZOOLOGIA
BIO/05 - ZOOLOGIA
Lezioni: 48 ore
Siti didattici
Docente/i
Ricevimento:
Ricevimento su appuntamento
ufficio del docente
Ricevimento:
Dal lunedi al venerdi su appuntamento o dopo lezione
Via Celoria 26 o in aula lezione
Ricevimento:
Giovedi 14.00 - 17.00
Via Celoria 26, Torre B, Piano 2