Genètica de Poblacions i Evolució Molecular

• Professorat
• Hores setmanals
• Resultats d'aprenentatge
• Objectius
• Continguts
• Activitats
• Metodologia docent
• Mètode d'avaluació
• Bibliografia
• Web links

Professorat

Responsable

• Alejandro Sánchez Gracia ( )
• Julio Rozas Liras ( )
• Marta Puig Font ( )

Altres

• Albert Alegret Garcia ( )
• Marta Coronado Zamora ( )
• Olga Dolgova Konjushenko ( )
• Sara Guirao Rico ( )

Hores setmanals

Resultats d'aprenentatge

Resultats d'aprenentatge

Coneixements

• K1 - Reconèixer els principis bàsics de la biologia, des de l'escala cel·lular a la de l'organisme, i com aquests es relacionen amb els coneixements actuals en els camps de la bioinformàtica, de l'anàlisi de dades, i de l'aprenentatge automàtic; assolint així una visió interdisciplinar amb especial èmfasi en aplicaciones biomèdiques.
• K2 - Identificar els mètodes estadístics i computacionals i els models matemàtics que permeten resoldre problemes en els camps de la biologia molecular, la genòmica, la investigació mèdica i la genètica de poblacions.
• K3 - Identificar els fonaments matemàtics, les teories informàtiques, els esquemes algorísmics i els principis d'organització de la informació aplicables al modelat de sistemes biològics i a la resolució eficient de problemes bioinformàtics mitjançant el disseny d'eines computacionals.
• K7 - Analitzar les fonts d'informacions científiques, vàlides i fiables, per a fonamentar l'estat de la qüestió d'un problema bioinformàtic i poder abordar la seva resolució.

Habilitats

• S1 - Integrar dades òmiques i clíniques per a obtenir una major comprensió i una millor anàlisi dels fenòmens biològics
• S2 - Analitzar computacionalment seqüències d'ADN, ARN i proteïnes, incloent anàlisis comparatives de genomes, usant la computació, les matemàtiques i l'estadística com a eines bàsiques de la bioinformàtica.
• S3 - Resoldre problemes en els camps de la biologia molecular, la genòmica, la investigació mèdica i la genètica de poblacions mitjançant l'aplicació de mètodes estadístics i computacionals i models matemàtics.
• S5 - Divulgar informació, idees, problemes i solucions provinents de la bioinformàtica i la biologia computacional a un públic general.
• S7 - Implementar mètodes de programació i anàlisi de dades a partir de l'elaboració d'hipòtesis de treball, dins de l'àrea d'estudi.
• S8 - Enfrontar-se a la presa de decisions, i defensar-les amb arguments, en la resolució de problemes de les àrees de biologia, així com, dins dels àmbits adequats, les ciències de la salut, les ciències de la computació i les ciències experimentals.

Competències

• C2 - Identificar la complexitat dels fenòmens econòmics i socials típics de la societat del benestar i relacionar el benestar amb la globalització, la sostenibilitat i el canvi climàtic per utilitzar de forma equilibrada i compatible la tècnica, la tecnologia, l'economia i la sostenibilitat.
• C3 - Comunicar-se de forma oral i escrita amb altres persones, en llengua anglesa, sobre els resultats de l'aprenentatge, de l'elaboració del pensament i de la presa de decisions.
• C4 - Treballar com a membre d'un equip interdisciplinar, ja sigui com un membre més o realitzant tasques de direcció, amb la finalitat de contribuir a desenvolupar projectes (fins i tot empresarials o de recerca) amb pragmatisme i sentit de la responsabilitat i principis ètics, assumint compromisos tenint en compte els recursos disponibles.

Objectius

1. Assolir una comprensió sòlida dels processos que regeixen l¿evolució de les seqüències biològiques.
   Competències relacionades: C2, C3, C4, K1, S1, S3, S8,
2. Adquirir habilitats pràctiques en l¿ús d¿eines computacionals per analitzar dades de genètica de poblacions molecular i divergència.
   Competències relacionades: C3, K3, K7, S2, S5, S7,
3. Adquirir una comprensión básica de los principios teóricos, matemáticos y algorítmicos involucrados en la genética poblacional y la evolución molecular.
   Competències relacionades: C3, K2, K3, S3,

Continguts

1. Variació genètica
   Tipus de variació genètica, freqüències al·lèliques i genotípiques, equilibri de Hardy-Weinberg.
2. Deriva genètica i mutació
   Deriva genètica. Mutació. Variació genètica neutra.
3. Selecció natural
   Model bàsic de selecció natural. Aptitud i coeficient de selecció. Selecció equilibradora
4. Migració i estructura poblacional
   Model continent-illa. Índexs de fixació.
5. Extensió de la genètica de poblacions: genètica de poblacions molecular.
   Mesurament del polimorfisme de l'ADN. Desequilibri de lligament. Arrossegament selectiu. Mapatge genètic. GWAS.
6. Adaptació molecular i proves de neutralitat.
   Inferir la selecció natural a partir de dades de seqüència: proves de neutralitat: D de Tajima, HKA i MK.
7. Rellotges moleculars i la teoria neutralista de l'evolució molecular
   Base teòrica i conceptes clau. Conseqüències predites i exemples amb dades biològiques.
8. Modelització de l'evolució de seqüències
   Estimació de la divergència de seqüències i les taxes evolutives. Aplicació de simulacions computacionals en l'estudi de l'evolució molecular. Simulacions "backward-" y "forward-time".
9. Adaptació molecular i divergència funcional.
   Inferència de la selecció natural a partir de dades de divergència. Models de substitució de codons. Canvis en les taxes de substitució d'aminoàcids després de la duplicació genètica i l'especiació.

Activitats

Activitat Acte avaluatiu

Metodologia docent

Mètode d'avaluació

Bibliografia

Bàsica:

• Bioinformatics and Molecular Evolution - HIGGS, Paul G., ATTWOOD, Teresa K., Wiley-Blackwell, 2005. ISBN: 978-1-405-10683-2
  
• Practical Computing for Biologists - HADDOCK, Steven H. D., DUNN, Casey W., Sinauer Associates, 2010. ISBN: 9780878933914
  
• Estimating Species Trees: Practical and Theoretical Aspects - KNOWLES, L. L., KUBATKO, L. S., Wiley-Blackwell, 2010. ISBN: 978-0-470-52685-9
  
• An introduction to population genetics : Theory and Applications - NIELSEN, R., SLATKIN, M., Sinauer Associates, 2013. ISBN: 1605351539
  
• Understanding Population Genetics - SÄll, Torbjörn, BENGTSSON, Bengt O., Wiley-Blackwell, 2017. ISBN: 978-1-119-12407-8
  
• Molecular Evolution: A Statistical Approach - YANG, Ziheng, OXFORD University Press, 2014. ISBN: 978-0-19-960261-2
  

Complementaria:

• Molecular Population Genetics - CASILLA, S., BARBADILLA, A., GENETICS , 2017. 205:1003-1035.
  https://doi.org/10.1534/genetics.116.196493
• Reconstruction of Phylogenetic Trees. In: The Tree of Life (Chapter 54; pp: 651-661) - POSADA, D., Sinauer Associates , 2014. ISBN: 9781605352299
  
• Nucleotide Variability Analysis and Intraespecific phylogenies. In: The Tree of Life (Chapter 55; pp: 663-673) - ROZAS, J., SÁNCHEZ-GRACIA, A., Sinauer Associates , 2014. ISBN: 9781605352299
  

Web links

• MKT and other related concepts https://www.youtube.com/watch?v=aQXjpVkE-s4