This course provides a global overview of evolution and taxonomy of prokaryotes. In the systematic part,
taxonomic approaches are presented and important taxa are described. In the evolutionary part, emphasis is put
on evolution of peculiar prokaryotic lifestyles (nutrient symbionts, pathogens). The course further focuses on
sources of evolutionary variability and evolution of defence against selective pressures of biotic nature (selfish
genetic elements, antibiotics, host immune system).
Basic courses in Microbiology and Evolutionary biology are recommended as a prerequisite.
Last update: Nunvář Jaroslav, RNDr., Ph.D. (16.10.2018)
Přednáška poskytuje globální přehled aktuálních znalostí o evoluci prokaryot a jejich taxonomii. V části zaměřené na systematickou mikrobiologii pojednává o taxonomických přístupech a charakterizuje nejvýznamnější prokaryotní taxony. V evoluční části přednášky je kladen důraz na fenomény spojené s evolucí charakteristických životních stylů prokaryot (nutriční symbionti, patogeni). Zvláštní pozornost je dále věnována zdrojům evoluční variability a evoluci obrany před selekčními tlaky biologické povahy (sobecké genetické elementy, antibiotika, imunitní systém hostitele).
Předmět je vhodný především pro magisterské a doktorské studenty mikrobiologie, vítáni jsou zájemci z jiných oborů. Pro porozumění probíraným tématům se doporučuje předchozí absolvování přednášek Mikrobiologie a Základy evoluční biologie.
Last update: Nunvář Jaroslav, RNDr., Ph.D. (10.09.2024)
Literature -
Books:
Madigan M.T. et al.: Brock Biology of Microorganisms (15th Edition). Pearson, 2018
Brown J.W.: Principles of Micribial Diversity. ASM Press, 2015
Rosenberg E. et al. (Eds.): The Prokaryotes (4th Edition). Springer, 2014
Whitman W.B (Ed.).: Bergey’s Manual of Systematics of Archaea and Bacteria. Wiley, 2015
selected recommended reviews
Last update: Nunvář Jaroslav, RNDr., Ph.D. (23.10.2019)
Knihy:
Madigan M.T. et al.: Brock Biology of Microorganisms (15th Edition). Pearson, 2018
Brown J.W.: Principles of Microbial Diversity. ASM Press, 2015
Rosenberg E. et al. (Eds.): The Prokaryotes (4th Edition). Springer, 2014
Whitman W.B (Ed.).: Bergey’s Manual of Systematics of Archaea and Bacteria. Wiley, 2015
vybrané přehledové články
Last update: Nunvář Jaroslav, RNDr., Ph.D. (03.01.2024)
Requirements to the exam -
students will be evaluated on the basis of an oral exam
Last update: Nunvář Jaroslav, RNDr., Ph.D. (23.10.2019)
Zkouška je ústní, formou diskuze nad vylosovanými tématy.
Last update: Nunvář Jaroslav, RNDr., Ph.D. (10.09.2024)
Syllabus -
Molecular taxonomy, prokaryotic species
prokaryotic x eukaryotic species, phylogenetic markers and their sensitivity, singlegene x multigene x whole-genome approaches
Early evolution, major branches
two prokaryotic realms and their discovery, LUCA and its predicted feaures, prokaryotic influence on early ecosystems, eukaryogenesis from archaea
Systematics I
Terrabacteria: major taxa, their evolution and distinctive traits
Systematics II
Hydrobacteria: major taxa, their evolution and distinctive traits
Sources and mechanisms of evolutionary variability
point mutations, frameshift mutations (contingency loci), IS elements, hypermutability (mutation rate, evolution of evolvability), horizontal gene transfer and mobile genetic elements
Evolution of patogenicity
evolutionary trajectory from a fre--living to pathogenic bacterium, immune evasion, obligate host association, genetically monomorpic pathogens
Evolution of defence
protection from MGE (CRISPR,RM systems), protection of MGE from host defenses, evolution of ATB resistance
Last update: Nunvář Jaroslav, RNDr., Ph.D. (23.10.2019)
Molekulární taxonomie, prokaryotní druh
prokaryotní x eukaryotní druh, fylogenetické markery a jejich citlivost, jednogenové x vícegenové x celogenomové přístupy
Raná evoluce prokaryot a hlavní členění
hlavní členění prokaryot a jeho objev, LUCA a jeho predikované vlastnosti, prokaryota jako hybatelé rané evoluce planetárního ekosystému, vznik eukaryot z archeí
Systematika I
Terrabacteria: nejdůležitější taxony, jejich evoluce a znaky
Systematika II
Hydrobacteria: nejdůležitější taxony, jejich evoluce a znaky
Zdroje a mechanismy evoluční variability
bodové mutace, posuvové mutace (contingency loci), repetitivní sekvence, IS elementy, hypermutabilita (mutační rychlost, evoluce evolvability), horizontální genový přenos a mobilní genetické elementy (taxonomická specificita)
Evoluce patogenicity
evoluční trajektorie od volně žijící bakterie k patogenovi, adaptace na imunitní systém, intracelularita, obligátní asociace s hostitelem, geneticky monomorfní patogeny
Evoluce obrany
obrana prokaryot před sobeckými genetickými elementy (CRISPR, restrikčně – modifikační systémy), obranné mechanismy sobeckých elementů před obrannými mechanismy hostitele, evoluce rezistence k antibiotikům
Last update: Nunvář Jaroslav, RNDr., Ph.D. (06.03.2019)
Learning outcomes - Czech
Po úspěšném absolvování předmětu student
Definuje základní koncepty molekulární taxonomie prokaryot, včetně rozdílů mezi jednogenovými, vícegenovými a celogenomovými přístupy.
Popíše historický vývoj systematiky mikroorganismů a moderní přístupy založené na molekulární fylogenetice, vysvětlí rozdíly mezi tradičním a molekulárně založeným pojetím druhu u prokaryot.
Identifikuje jednotlivé prokaryotické linie v kontextu evoluce života na Zemi.
Subklasifikuje nejdůležitější skupiny Terrabacteria a Hydrobacteria, taxonomicky zařadí nejdůležitější zástupce.
Porovná různé zdroje evoluční variability u prokaryot (např. bodové a posuvové mutace, IS elementy a další MGE).
Analyzuje příčiny a následky evolučních změn vedoucích od volně žijících bakterií k patogenům a vysvětlí, jak adaptace na imunitní systém hostitele formují genom prokaryot.
Popíše mechanismus reduktivní genomové evoluce u obligátně intracululárních bakterií.
Porovná mechanismy rezistence k antibiotikům a zhodnotí jejich evoluci.
Last update: Nunvář Jaroslav, RNDr., Ph.D. (17.01.2026)
