At give den studerende et omfattende kendskab til molekylær evolution (dvs evolutionen af DNA, RNA og proteiner). Specielt er det målet at give den studerende både erfaring i og teoretisk forståelse af modelbaserede metoder til at rekonstruere fylogenetiske træer og teste hypoteser om den evolutionære proces. Selvom molekylær evolutionær analyse kræver en del matematisk forståelse, er det i høj grad tilstræbt, at studerende, som retter sig mere mod biologisk forskning, også skal kunne deltage.
Læringsmål:
En studerende, der fuldt ud har opfyldt kursets mål, vil kunne:
Redegøre for naturlig selektion og teorien om neutral molekylær evolution.
Løse simple populationsgenetiske opgaver.
Redegøre for de vigtigste egenskaber ved fylogenetiske træer.
Konstruere fylogenetiske træer under parsimoni-, afstands-, og maximum likelihood-kriterierne (vha. programmet PAUP*); konstruere Bayesianske fylogenetiske træer (vha. programmet MrBayes).
Bruge Fitch algoritmen til manuelt at udregne længden af et fylogenetisk træ givet et alignment; derudfra vælge det/de mest parsimone træ(er).
Udregne likelihood for en fylogenetisk model manuelt, givet et sæt af parameterværdier og et alignment.
Udregne a posteriori sandsynligheder for et sæt af fylogenetiske modeller manuelt, givet et sæt af parameterværdier, et alignment, og a priori model sandsynligheder; derudfra vælge den bedste model.
Benytte programmet modeltest til at vælge den bedste substitutionsmodel til en fylogenetisk analyse.
Benytte programpakken PAML til at finde positivt selekterede positioner i et proteinkodende gen.
Benytte likelihood ratio testing til manuelt at vælge den bedste af to fylogenetiske modeller.
Benytte PAUP* programmet til undersøge usikkerheden i fylogenetiske træer ved hjælp af ikke-parametrisk bootstrapping.
Benytte PAML programpakken til at sammenligne alternative fylogenetiske hypoteser ved hjælp af parametrisk bootstrapping.
Kursusindhold:
Kort introduktion til grundlæggende evolutionsteori og populationsgenetik. Drivkræfterne bag molekylær evolution. Modeller for DNA- og protein-substitution. Rekonstruktion af fylogenetiske træer ved hjælp af afstandsmetoder, parsimoni, maximum likelihood og Bayesiansk analyse. Avancerede nukleotid-substitutionsmodeller (gammafordelte mutationsrater, molecular clock modeller, codon-modeller og analyse af selektivt pres). Statistiske tests af evolutionsbiologiske hypoteser(likelihood ratio tests, parametrisk bootstrapping, Bayesiansk statistik).
De studerende vil opnå praktisk erfaring i at benytte computermetoder ved selv at analysere sekvenser fra den videnskabelige litteratur.
