Populációgenetika és evolúcióbiológia vizsga (2008)

Felkészülés: az egyes kérdésekhez megadom azokat a témaköröket, amelyek ismerete elvárható a vizsgán. Feltettem minden előadást pdf formátumban. A populációgenetika tárgyhoz itt talál egy kevés anyagot.

Tankönyvek: nincs kötelező tankönyv. Háttéranyagként használható:

Pecsenye Katalin Populációgenetika. (Az előadások közben felhívtuk a figyelmet, ha valamit más szemléletben, vagy újabb erredmények fényében tárgyaltunk.)

Általában:
Kerülendő kifejezések: "erre van egy képlet", "az állatok általában".
A tételek valójában kérdések, amelyek megválaszolása közben mérjük a felkészültséget. Minden állításhoz szükséges konkrét példát mondani, a kérdések zöméhez tartozik módszer illetve modell. A modellek is konkrétak, érdemes ezeket felírni (képletgyűjtemény használható) illetve felrajzolni. Az alábbi példa nem követendő....

Vizsganapok: Neptun szerint, reggel 9-től.

Kellemes készülődést, Kabai Péter

Populációgenetika és evolúcióbiológia

Fogalmak, témakörök és módszerek (ezek nem tételek, hanem tudnivalók a vizsgához, részben az általános genetika tárgyból):

Mi a különbség és hasonlóság Lamarck és Darwin evolúciós elméletében? A hatásos populáció méret. Mi volt a különbség a mendeli és a biometrikus iskola evolúciós elméletében? A szülő-utód azonosítás módszerei. A filogenezis vizsgálata genetikai eszközökkel, törzsfák rekonstrukciója. Milyen alapokon jött létre a modern szintézis, mi a neodarwinista elmélet lényege? Filogeográfia, az ember elterjedése. Beltenyésztődés szubpopulációkban. A neodarwinisták mivel magyarázták a polimorfizmus fennmaradását természetes populációkban? Többszörös gének, géncsaládok, gén szupercsaládok. Az örökölhetőség vizsgálata. A genetikai kód, szinonim, nem szinonim mutációk, transzverzió és tranzició. A molekuláris óra, kalibrálása. Mendeli és kvantitatív genetika. Bázisok deléciója és inverziója, leolvasási keret eltolódás. Vizsgálati módszerek: RAPD, RFLP elvi alapjai és felhasználása a zoológiai kutatásban. Mesterséges szelekció. A replikációs elcsúszás, egyenlőtlen átkapcsolódás. A rátermettség fogalma, szelekció nagy és kisméretű populációkban. Beltenyésztődés természetes populációkban, beltenyésztett törzsek előállítása. Vizsgálati módszerek: DNS ujjlenyomat elvi alapjai és felhasználása a zoológiai kutatásban. A polimorfizmus fennmaradásának determinisztikus magyarázata. Az eukarióta nukleáris DNS nem kódoló szakaszai, jellegük, keletkezésük. Vizsgálati módszerek: fehérje polimorfizmus vizsgálat elvi alapjai és felhasználása. A gén és ciosztron fogalma, a fehérjét kódoló gének szerkezete eukariotákban. A kariotípus, a poliploidia evolúciós jelentősége. Vizsgálati módszerek: a DNS szekvenálás és a PCR elvi alapjai. A mutációs ráta, a fixálódás valószínűsége génrégiónként. Az evolúció neutrális mutációs elméletének lényege. Rokonsági fok, rokonszelekció, az euszociális kolóniák genetikai vizsgálatának eredményei. DNS szekvenciák összehasonlításának elvi alapja. Az ideális populáció fogalma, a Hardy-Weinberg egyensúly. A genetikai sodródás, az allél fixáció valószínűsége és a fixációhoz szükséges idő. A szaporodási rendszer vizsgálata populációgenetikai módszerekkel

TÉTELEK

1) Hogyan evolválódhatnak kvantitatív tulajdonságok?

Kvantitatív tulajdonságok: A kvantitatív jellegekre általában jellemző normális eloszlás hogyan vezethető le a Mendel-törvényekből és a binomiális eloszlásból, a környezeti variancia figyelembevételével?
Mit jelent és hogyan becsülhető a heritabilitás? (rokonok közti hasonlóság, szelekciós válasz, mendeli keresztezés)
Természetes szelekció. A szelekció típusai.
A biometrikus iskola elképzelése az evolúcióról.

2) Hogyan evolválódhatnak kvalitatív tulajdonságok?

Milyen hatások téríthetik el a populációt a Hardy-Weinberg egyensúlytól?
Mi a különbség a recesszív és domináns eset között, ha egy ritka előnyös allél elterjedési esélyét és az elterjedés (gyakorivá válás) illetve a végső fixálódás sebességét vizsgáljuk?
Természetes szelekció. A szelekció típusai.
A mendeliánusok elképzelése az evolúcióról.

3) Hogyan maradhat fenn a genetikai változatosság természetes populációkban?

A neodarwinisták elképzelése a kiegyensúlyozott poliomorfizmusról. Hogyan magyarázható a természetben talált nagy genetikai változatosság (változó / heterogén környezet időben vagy térben / neutrális / overdom / gyakfüggő)? Over / under dominancia, stabil / inst egyensúly, adaptív tájkép?
Új mutációk fixálódásának valószínűsége, időtartama, az allélcsere sebessége.
A szelekció és sodródás viszonya a populációméret függvényében.

4) Mi az evolúciós következménye a populációméret korlátozottságának?

Mit jelent, hogyan számítható ki, és mely kérdések vizsgálatához fontos az effektív populációméret?
Hogyan hat a heterozigóták gyakoriságára a véges populációméret, a populáció széttagoltsága, a faj migrációs képessége, a szelekció, illetve a szaporodási mód?
Fennmaradhatnak-e enyhén káros allélek kicsi populációkban? Alapító hatás.

5) Az evolúcióelmélet evolúciója, Lamarcktól Darwinon át Kimuráig.

Szerzett tulajdonságok örökölhetősége Lamarcknál.
A darwini elmélet lényege, gondok az elmélet körül (pl. átlagoló öröklődés). Az új szintézis. A molekuláris óra. A neutrális evolúció elmélete. Mi határozza meg egy csak egy példányban létező előnyös illetve neutrális allél elterjedési esélyét kis és nagy populációban? Alkalmas-e determinisztikus modell a kérdés vizsgálatára?

6) Mivel magyarázható az ivarosság kialakulása?

Miben különböznek az ivaros és ivartalan populációk? Hogyan magyarázható az ivarosság széleskörű elterjedtsége költségessége és bonyolultsága ellenére? Hogyan magyarázható a hímekre gyakran jellemző feltűnő és hátrányos színek, minták, hangok, viselkedési formák fennmaradása? A nemek arányának játékelméleti modellezése.

7) Milyen változások tekinthetőek az evolúció nagy lépéseinek?

Miért jelenthet megoldást az RNS-világ feltételezése az élet keletkezésének tyúk-tojás problémájára? Mik az őssejt membránba-záródásával kapcsolatos problémák? Milyen bizonyítékok támasztják alá az eukarióták organellumainak eredetére vonatkozó endoszimbionta-elméletet? Lehetővé tesz-e hirtelen nagy változásokat az ontogenezis genetikai szabályozó rendszere?

8) Milyen populációbiológiai és evolúciós kérdések vizsgálatára használhatóak a DNS szekvenciák?

Hogyan ellenőrizhető egy populáció tagoltságának mértéke? Beltenyésztettsége? Populációk közötti genetikai távolság?
Mi a különbség a szekvenciák közötti, illetve a fajok közötti leszármazási viszonyokban? Ismertessen két módszert törzsfa-szerkeszésre. Mely élőlények esetében és milyen problémákat okozhat a horizontális géntranszfer a törzsfa-szerkeszésben?

9) Milyen következményei vannak a populációk térbeli tagoltságának?

Genetikai távolság: hogyan mérhető, mikor várunk nagy genetikai távolságot (elválás ideje-sodródás, barrier-migrációs képesség, eltérő szelekciós nyomás, popméret-alapítóelv).
Filogeográfia

10) Hogyan modellezhető az egyedek közötti versengés és kooperáció?

Inklúzív fitnesz, rokonszelekció. Reciprok altruizmus. A versengés költségei. Játékelméleti modellek. A héja-galamb játék elemzése. A territoriális viselkedés játékelméleti modelljének
elemzése.

11) Mivel magyarázható altenatív stratégiák együttélése egy populáción belül?

Optimalizáció, sokváltozós feltétel rendszer esetén lehetséges-e többféle "optimális" megoldás? Az evolúciós játékelmélet tárgya és alapfogalmai, az evolúciósan stabil stratégia definíciója és feltétele(i). Természetből vett példák evolúciósan stabil kevert stratégiákra.

12) Milyen erők hatnak az ivaros szaporodási rendszerek evolúciójára?

Ivadékgondozás evolúciója. A szülői gondviselés játékelméleti modelljének elemzése. Költségek és hozamok hímek és nőstények számára a különböző szaporodási rendszerekben. Szaporodási rendszerek vizsgálata populációgenetikai módszerekkel.

13) Hogyan magyarázható a genom méretének evolúciós változása?

Kódoló és nem kódoló szekvenciák.
Domének. A kódoló szekvenciák számának evolúciós változásai (ploidia, génduplikáció stb.)
A nem kódoló szekvenciák főbb típusai, eredetük és szerepük (szétszórt és tandem repetitív szekvenciák). C érték paradoxon.