|
|
|
||
|
Evoluce života 2023
Jana Švorcová, Jan Toman Přednáška I: Vznik a evoluce planety Vzhled dnešní planety o Složení planety – přehled jednotlivých „slupek“ a jejich vliv na dynamiku o Dynamika planety – endogenní procesy (zejména desková tektonika), exogenní procesy (zejména biosféra v souvislosti s metabolismem) Jak planeta vznikala? Kosmické souvislosti o Časová osa a popis událostí ovlivňující vzhled planety o Diferenciace materiálu, radionuklidy jako časovače událostí, zirkony jako konzervy časovačů Co je potřeba pro život o Rozmezí fyzikálních parametrů, při kterých může život v současnosti na planetě existovat (tlak, teplota) o Podmínky na planetě v době, kdy možná vznikal život – vznik na povrchu či v hlubinách Přednáška II: Evoluce života Časová osa – s podrobnějším popisem do kambrické exploze, doklady: metabolické stopy života na planetě, frakcionace izotopů, složení kerogenu, paleontologické fosilie prvních buněk, stromatolity Co život potřebuje – energie, stavební materiál, replikace o Základní přehled o tom, jak buňky získávají energii a jak s ní nakládají – gradienty, oxido-redukční reakce, elektrochemický potenciál, metabolické dráhy o disipace energie a uspořádanost jako zásadní vlastnost života o přítomnost organických sloučenin a jejich vznik – zdůraznění nedůležitosti v otázce vzniku života Přednáška III: Evoluce života: modely o Metabolism first – proč je hypotéza zásadní, hledání místa na Zemi, které poskytne dostatek energie, stavebního materiálu, umožní replikaci o geologické procesy v současnosti poskytující energii nezávisle na Slunci (serpentinizační procesy – kuřáky na oceánských rýhách, radiolýza vody v hlubinách) o pyritová pizza – syntéza organických látek spřažená s oxidací pyritu o lešení z jílových minerálů – model replikace Přednáška IV: Major evolutionary transitions I o vznik života skrze ustavení genetické dědičnosti a genetického kódu podle hypotéz information/replication first/teorie RNA světa o Richard Dawkins a jeho pohled na vznik života o Obecný proces třídění z hlediska stability (SBS), jeho vztah k selekci a biologické evoluci jako takové, vznik selekce z SBS o Interaktory, replikátory o Neživé a živé organismy, schopnost podléhat selekci vs. sémioze, darwinovský práh nebo gradient? o Konkrétní scénář vzniku a rozvoje života podle hypotézy replication first o Chemická evoluce, problematika vzniku nukleotidů, jejich řetězení a replikace, role povrchů o Replikace řetězců RNA, jejich specializace, vznik ribozymů o Afinita řetězců RNA k fosfolipidům a aminokyselinám, vznik genetického kódu o Vznik DNA jako stabilního úložiště, existují dnes pozůstatky RNA organismů? o Vznik bakteriální buňky o Časování kroků, role symbióz, (ne)výlučnost s hypotézami vzniku života metabolism first o Syntetická biologie, experimenty s ribozymy a jejich výsledky Přednáška V: Major evolutionary transitions II o prokaryotická úroveň života, vznik eukaryot, vznik komplexní mnohobuněčnosti o Vztah říší Bacteria, Archea a Eukaryota o Prokaryotické vs. eukaryotické organismy, postavení virů, hypotéza stínové biosféry o Prokaryotický způsob života o Symbiózy, sítě, HGT, nepohlavnost, gradualismus, tempo a charakter evoluce, prokaryotické „oddities“ (např. ty vnitřně členěné, archeální konjugace apod.) o Eukaryotický způsob života o Pohlavnost, druhovost, punktuacionalistická evoluce, charakter a tempo evoluce, endosymbiózy, tendence zvyšovat hierarchickou komplexitu o Vznik eukaryot, teorie eukaryogeneze, příčiny, eukaryotické inovace, eukaryotické „oddities“ (např. nálevníci, kinetoplastida s kinetoplastem) o Vzniky mnohobuněčnosti o Opakované, jen málo dalo základ komplexním organismům, ustanovení genotypovo-fenotypové mapy vyšší úrovně, role průchodu stadiem jedné buňky, role individuálního vývoje v evoluci, „oddities“ (např. hlenky, hlavonožci apod.) o Predispozice dalších major transitions (kognitivních schopností, kultury apod.) Přednáška VI: Environmentální epigenetika o Definice molekulární epigenetiky, základní procesy (DNA metylace, RNA molekuly, histonový kód), projekt ENCODE, genomový imprinting, o Vliv prostředí na regulaci genové transkripce-konkrétní příklady Transgenerační epigenetická dědičnost (TED) o Co je třeba vyloučit při studiu TED o Nejznámější příklady TED u různých taxonů, role exosomů o Evoluční konsekvence TED. Přednáška VII a VIII: Evoluce kooperace o Symbiózy a holobiont: definice termínu holobiont, superorganismus, hologenom a další o Snaha o kategorizaci symbiotických vztahů napříč biosférou o endosymbiózy, intracelulární endosymbiózy u protistů, u hmyzu, reprodukční paraziti a jejich vlivy na fenotyp hostitele, korály, Rhizobium, mykorhiza, endofyty, termiti a další o způsoby dědičnosti symbiontů; mikrobiom a socialita o Lidský holobiont o Dvě mikrobiologické školy, metody studia, definice, faktory složení, kolonizační determinanty, zrození holobionta, funkce mikrobiomu, variabilita, příklady holobiotické vývojové symbiózy, osa střevo-mikrobiom-mozek o Holobiont jako jednotka selekce a evoluční konsekvence symbiotických vztahů o Symbiopoieze, nová nika, nová selektovatelná variabilita, vliv na fitness, pářící preference, cytoplazmatická inkompatibilita, reprodukční izolace Přednáška IX: Tři evoluční syntézy a vznik evolučně vývojové biologie o Modulární regulace genové exprese a příklady, toolkit genes a jejich evoluce cestou duplikace a divergence o Evoluce evolvability o Víceúrovňová selekce Přednáška X: Fenotypová plasticita o Fenotypová plasticita, příklady, definice, role fenotypové plasticity v evoluci, model evoluce jako adaptace řízené plasticitou, Baldwinův efekt a Waddingtonova asimilace, fenotypová a genotypová akomodace o Shrnutí a informace o zkoušce Last update: Švorcová Jana, Mgr., Ph.D. (08.01.2023)
|
|
||
|
MARKOŠ A.. Evoluční tápání : Podoby planetárního životopisu . Červený Kostelec: Pavel Mervart, 2016, 362 s. ISBN 978-80-7465-223-3. Prezentace k dispozici na sdíleném disku. Last update: Švorcová Jana, Mgr., Ph.D. (18.03.2019)
|
|
||
|
Evoluce života – výsledky učení po výukových jednotkách Přednáška I: Vznik a evoluce planety Student je schopen:
(Příklady: Shrňte vznik vesmíru a naší sluneční soustavy. Jak víme, kdy a za jakých podmínek Země vznikala? Popište strukturu planety, co o ní víme. Rozlište oceánskou a kontinentální kůru, interpretujte jejich dynamiku. Definujte deskovou tektoniku.) Přednáška II: Evoluce života – počátky Student je schopen:
(Příklady: Definujte jednotlivé doklady o živém, jak postupovaly a jak jsou staré. Uveďte příklady fosilních záznamů. Jak můžeme prokázat, že šlo o doklady živého? Dosaďte je na časovou osu. Vyložte postupně oxygenaci atmosféry. Srovnejte rannou a současnou atmosféru. Definujte podmínky eukaryogeneze, jaké jsou první doklady eukaryot. Zanalyzujte základní vlastnosti živého. Definujte základní energetické požadavky živého. Analyzujte, jakými různými způsoby získávají organismy energii. Definujte stavební materiály biosféry a jejich vlastnosti.) Přednáška III: Modely vzniku života Student je schopen:
(Příklady: Definujte model primordiální pizzy a primordiální polévky. Srovnejte je a definujte slabá místa modelů. Vysvětlete podstatu disipativního systému. Srovnejte organismus a disipativní sytém. Vyložte proces serpentinizace. Definujte černé kuřáky. Srovnejte bílé a černé kuřáky. Vyložte scénář vzniku života na alkalických podmořských vývěrech. Definujte proces radiolýzy vody, co je jejím produktem? Jaká mohla být role draslíku při vzniku života?) Přednáška IV: Major evolutionary transitions I Student je schopen:
(Příklady: Definujte termín major evolutionary transitions. Vysvětlete vlastnosti těchto tranzicí a uveďte příklady. Vyložte proces třídění z hlediska stability. Vysvětlete, jak se vztahuje k selekci. Interpretujte statickou a dynamickou stabilitu. Vyložte genovou hypotézu vzniku života. Popište její scénář. Diskutujte teorii Cairns-Smithových jílů. Srovnejte jíly a živé organismy co do základních vlastností. Jak mohla vznikat DNA? Srovnejte DNA a RNA jakožto možné primordiální molekuly. Vyložte vznik proteosyntézy. Vysvětlete hypotézy vzniku genetického kódu.) Přednáška V a VI: Major evolutionary transitions II Student je schopen:
(Příklady: Vyložte tři domény života a srovnejte bakteriální a archeální způsob života. Argumentujte pro živost a neživost virů. Vyložte eukaryotický způsob života. Vysvětlete typy horizontálního genového transferu a jeho význam. Charakterizujte prokaryotickou evoluci. Vyložte vznik eukaryot. Srovnejte hypotézy vzniku mnohobuněčnosti. Posuďte, čím jsou zvláštní Planctomycetes, nálevníci a další outliery v rámci našeho dělení tří domén. Přednáška VII: Environmentální epigenetika Student je schopen:
(Příklady: Vyložte a srovnejte epigenetické modifikace u všech tří domén života. Interpretujte jednotlivé role epigenetických procesů v kontextu genové regulace. Vysvětlete, co je to transgenerační epigenetická dědičnost. Shrňte, u jakých organismů je studována. Uveďte příklady TED u savců. Argumentujte, proč je TED u savců historicky zajímavá otázka. Argumentujte význam TED pro organismální evoluci.) Přednáška VIII: Fenotypová plasticita Student je schopen:
(Příklady: Definujte fenotypovou plasticitu, vyložte její typy. Uveďte příklad dobře nastudovaného příkladu FP. Vysvětlete pojem norma reakce. Kategorizujte faktory ovlivňující fenotypovou plasticitu a shrňte příklady. Diskutujte problematiku sexuálního polyfenismu. Argumentujte, proč je prostředí zdrojem variability.) Přednáška IX: Evo-devo Student je schopen:
(Příklady: Vyložte, jak se obecně definují tři evoluční syntézy, které doposud známe? Zmiňte, jaká témata řešily a srovnejte jejich zaměření. Vysvětlete, co znamenal pro evoluční biologii objev časoprostorové exprese homologních genů? Definujte genovou rodinu. Vysvětlete funkci Hox genů? Popište, jak homologní geny většinou evolvují? Vysvětlete pojmy duplikace a divergence. Vyložte pojem „modulární exprese pomocí enhancerů“. Uveďte příklady změn genetických regulací v ontogenezi a jejich vlivu na evoluci. Vyložte mi pojem koopce modulů ve vývoi a zmiňte alespoň jeden příklad. Definujte heterotopii, heterochronii, heterometrii či heterotypii. Vylož evoluční scénář adaptace řízené plasticitou. Argumentuj výhody tohoto modelu. Vylož Baldwinův efekt. Vysvětli, co ej to genetická asimilace. Definuj fenotypovou akomodaci. Definuj genetickou akomodaci. Vysvětli doklady pro tyto jevy.) Přednáška X a XI: Evoluce kooperace Student je schopen:
(Příklady: Definujte termín holobiont, dysbióza, superorganismus, hologenom a metagenom. Vyložte zásadní metody studia holobionta. Definujte lidského holobionta z hlediska složení, jednotlivých sítí. Interpretujte různé role střevního mikrobiomu. Definujte symbiopoiesi/sympoiesi. Vysvětlete osu střevo-mozek-mikrobiom. Vyjmenujte jednotlivé interakce. Shrňte jednotlivé kroky při rození holobionta. Jaké jsou evoluční konsekvence symbiotických vztahů? Ukažte alespoň pět možných evolučních vlivů symbióz. Definujte roli symbióz v rámci evoluce sociality. Určete, jakou roli hrají symbiózy při vzniku nových druhů a vyložte jednotlivé procesy.) Last update: Švorcová Jana, Mgr., Ph.D. (19.01.2026)
|