Ekologická vývojová biologie

Lukáš Kratochvíl (vyučující předmětu) a Zdeněk Řehák (garant předmětu)

Nový předmět Ekologická vývojová biologie doplňuje stávající nabídku evolučně-ekologických předmětů (postihujících vliv prostředí na fylogenezi různých skupin organismů) o problematiku ontogeneze (individuálního vývoje jedinců), jejího genotypového předurčení, ovlivnění faktory prostředí a výsledné fenotypové plasticity.
Přednáška postihuje hlavní trendy v chápání proximátních mechanismů vedoucích k fenotypové diverzitě organismů. Zabývá se základními přístupy ke zkoumání vztahu mezi genotypem a fenotypem a zejména rolí prostředí ve formování fenotypových projevů, jakož i makroevolučními jevy formujícími či omezujícími fenotypovou rozmanitost.

bloková výuka zařazená k podzimnímu semestru 2011, realizována 18.-20. 1. 2012

Vzhledem k vedení externím přednášejícím je výuka realizována blokově. S ohledem na kapacitní možnosti poslucháren a jejich vytížení v průběhu podzimního semestru (do kterého je předmět formálně zařazen) je optimálním řešením zařazení této výuky do zimního zkouškového období - reálně výuka proběhla ve třech celodenních blocích.

Přednáška připravená pro pilotní běh pokryla tyto tematické okruhy:
Historická povaha evoluce, konvergence, paralelismus, re-evoluce a jejich příčiny.
Genetické ovlivnění fenotypových znaků.
Fenotypová plasticita, organismus jako integrovaný systém, trade-offs a jejich řešení, proximátní mechanismy fenotypové plasticity.
Vývojová omezení, korelace mezi znaky a adaptace, proximátní mechanismy změn ve velikosti.
Mechanismy určování pohlaví, proximátní mechanismy pohlavní dvojtvárnosti.
Tělní plán, modularita, integrace, divergence funkcí, konzervatismus vývojových a fyziologických drah.

bloková výuka zařazená k podzimnímu semestru 2012, realizována 23.-25. 1. 2013

Pro druhý běh předmětu, realizovaný taktéž blokově v lednu 2013, byla jeho náplň doplněna o nové lekce týkající se fenotypové akomodace a hormonální kontroly fenotypové plasticity, aktualizováno je téma fenotypové integrace.

V konečné šíři připravená přednáška pokrývá následující témata:
1. úvod, historická povaha evoluce, konvergence, paralelismus, re-evoluce a jejich příčiny
2. genetické ovlivnění fenotypových znaků I: jednolokusová změna vedoucí ke komplexním změnám fenotypu, kandidátské geny, QTL, změny v sekvenci kódující proteiny, genová (genomová) duplikace, změny v cis-regulaci genové exprese
3. genetické ovlivnění fenotypových znaků II: pohled kvantitativní genetiky na vztah mezi genotypem a fenotypem, dědivost a její odhady, problém s mezialelickými interakcemi,Waddingtonova metafora epigenetické krajiny, regulační sítě
4. fenotypová plasticita (fenotypová flexibilita; vývojová plasticita; polyfénie, norma reakce), kanalizace (environmentální, genetická), genetická asimilace, Baldwinův efekt, "common garden" a "transplant" experimenty, organismus jako integrovaný systém (fenotypová akomodace) s "trade-offs" mezi jednotlivými znaky
5. trade-offs a jejich řešení záleží na proximátním mechanismu ovlivňujícím zúčastněné znaky, fenotypový polymorfismus někdy odpovídá genetickému polymorfismu, jindy fenotypové plasticitě - rozdíly na ultimátní úrovni, evoluce polyfénie, úloha hormonů a epigenetických modifikací ve fenotypové plasticitě (včetně maternálních efektů)
6. fenotypová plasticita, diferenční exprese genů, epigenetické modifikace, alternativní úprava mRNA a další proximátní mechanismy fenotypové plasticity, omezení a limity pro evoluci adaptivní fenotypové plasticity
7. omezení: vývojová omezení, korelace mezi znaky jako omezení a adaptace, alometrické vztahy a jejich evoluční vznik, interpretace alometrických vztahů
8. ontogenetická, statická a evoluční alometrie, alometrie a norma reakce, interpretace komplexních alometrických vztahů, proximátní mechanismy změn ve velikosti (hypertrofie, hyperplázie), důsledky změn ve velikosti buněk, fenotypové koreláty velikosti genomu, dynamika a integrita genomu
9. mechanismy určování pohlaví: asexualita, hermafroditismus, gonochorismus, determinace pohlaví, diferenciace gonády, alternativní definice environmentálně a genotypicky určeného pohlaví, evolucepohlavně-determinačních genů
10. proximátní mechanismy pohlavní dvojtvárnosti: centrální důležitost genetické korelace mezi pohlavími a řešení intralokusového sexuálního konfliktu, stádia evoluce pohlavních chromozomů, aktivační a organizační účinky hormonů a jiné způsoby sexuálně-dimorfní míry genové exprese
11. tělní plán, modularita, integrace, Willistonovo pravidlo; fúze, heterotopie, duplikace a divergence funkcí, koopce, delece, heterochronie; konzervatismus vývojových a fyziologicklých drah a evoluce regulace genových sítí
Výukové materiály jsou studentům dostupné v informačním systému MU.

S výhledem na další období je předpokládáno převzetí výuky doc. Kratochvíla garantem předmětu.

Předměty