Předmět poskytuje přehled evoluční biologie se zaměřením na její porozumění z hlediska biochemie a molekulární genetiky. Kurz je rozdělen do třech bloků osvětlujících molekulární podstatu (i) chemické evoluce, (ii) biologické evoluce a (iii) propojení buněčné biologie a vývojové genetiky s evolučními procesy, metody jejich studia.

The course will provide an overview of evolutionary biology with emphasis on biochemical and molecular genetic principles. The course is divided into three modules focusing on (i) biochemical evolution, (ii) biological evolution, and (iii) interconnection between cell biology, developmental genetics and evolutionary process including the methodological approaches.

Z: Dan Graur: Molecular and Genome Evolution, Oxford University Press, 2016, ISBN: 9781605354699

Z: John Maynard Smith: Evolutionary Genetics, Oxford University Press 1998, ISBN: ‎ 0198502311

D: Zubay Geoffrey: Origins of Life - On Earth and in the Cosmos, Academic Press; 2nd edition (January 18, 2000), ISBN: ‎ 9780127819105

D: Richard Dawkins: Slepý hodinář, Paseka, 2002, ISBN: 80-7185-445-X

D: Richard Dawkins: The blind watchmaker, e.g. Penguin Books, 2006, ISBN-10: ‎ 0141982454

D: Jaroslav Flegr: 2007: Úvod do evoluční biologie. Academia, Praha. ISBN: 80-200-1539-6

Z: Dan Graur: Molecular and Genome Evolution, Oxford University Press, 2016, ISBN: 9781605354699

Z: John Maynard Smith: Evolutionary Genetics, Oxford University Press 1998, ISBN: ‎ 0198502311

D: Zubay Geoffrey: Origins of Life - On Earth and in the Cosmos, Academic Press; 2nd edition (January 18, 2000), ISBN: ‎ 9780127819105

D: Richard Dawkins: Slepý hodinář, Paseka, 2002, ISBN: 80-7185-445-X

D: Richard Dawkins: The blind watchmaker, e.g. Penguin Books, 2006, ISBN-10: ‎ 0141982454

D: Jaroslav Flegr: 2007: Úvod do evoluční biologie. Academia, Praha. ISBN: 80-200-1539-6

Předmět je zakončen ústní zkouškou, do které se započítává i práce během semestru:

1) Během semestru dostanou studenti k vypracování prezentaci na různá témata (výběr ze 7) související s probíranou látkou. Prezentace bude vypracována v týmu studentů (2-4 studenti, dle obsazenosti předmětu). Na konci semestru (mezi 12.-14. týdnem) budou studenti prezentovat svůj projekt v 8-10 minutové prezentaci. Cílem je získat zkušenosti s týmovou prací, projektovým řízením, prezentováním svých výsledků. Prezentace bude tvořit 25% výsledné známky.

2) V každé přednášce během prvních 8 týdnech semestru bude uvedena krátká úloha vyžadující jednoduchou rešerši, základní analýzu dat a kreativní myšlení. Každý student si z možných úloh vybere dle zájmu 3 úlohy, z nichž každou vypracuje na 1-2 strany A4 a zašle vyučujícímu. Cílem je získat zkušenosti s rešeršemi na různorodá témata, jejich syntézu, analýzu dat a zpracování do koherentního výstupu. Vypracované úlohy budou tvořit 50% výsledné známky.

3) Závěrečná ústní zkouška bude probíhat formou kolokvia (2-3 studenti), ve kterém budou diskutovány vypracované materiály (bod 2) širším kontextu předmětu tak, aby byly ověřeny znalosti předmětu. Ústní zkouška je povinná a tvoří 25% výsledné známky.

The course ends with an oral exam.

During the course, students will get their independent project on various topics that should be elaborated in a group of students (2-4 in each group). The students will have to wrap-up the project in a short 10 min presentation that will be presented in the class in one of the terminal lectures. Goals - literature search, teamwork, project management, presentation skills. The presentation is going to be evaluated and compose 25% of the final exam mark.

In addition, in every lecture within the first 8 weeks of the course, a small task requiring simple literature search, basic data analysis and creative thinking, is going to be assigned. The students should select 3 topics of interest and elaborate them in a 1-2 A4 page long essay to be sent to the teacher. Goals - literature search, independent thinking, practicing basic bioinformatic/data analysis skills. These elaborated tasks will compose 50% of the final exam mark.

The final oral exam will be in the form of colloquium (2-3 students) in which the previously elaborated materials provided by the students beforehand are going to be discussed in a broader context to assess students knowledge of the subject. The oral exam comprises 25% of the final mark.

1) Úvod do kurzu, organizace zkoušky. Vznik života 1: Obecné vlastnosti života, chemie života, vznik prvků, metabolismus a kompartmentalizace, astrobiologie

2) Vznik života 2: Hypotéza světa RNA, role cyklů, autonomní replikátory a ribozymy, hypercykly, vznik genetického kódu

3) LUCA a počátky biologické evoluce, úvod do evolučního myšlení (Darwin, Lamarck), základy biologické evoluce a časté mylné představy

4) Mutace – typy mutací, molekulární příčiny bodových mutací, význam mutací v evoluci, rychlosti substitucí, neutrální teorie a molekulární hodiny

5) Evoluce genů, vznik genů, duplikace genů, osud duplikovaných genů – pseudogenizace, neofunkcionalizace, subfunkcionalizace

6) Evoluce genomu, polyploidie, bioinformatické přístupy k fylogenetice

7) Populační genetika a evoluce, mendelovská genetika a alely, polymorfismus, Hardyho-Weinbergova rovnováha a její narušení, genetický drift, efektivní velikost populace vs. censuální velikost populace, tok genů a strukturované populace, inbreeding

8) Selekce – klasická darwinovská teorie, typy mutací z hlediska selekce, selekce vs. genetický drift, evoluční krajiny zdatnosti (fitness landscapes), kryptické mutace, případová studie: dlouhodobý evoluční experiment (Lenskiho experiment)

9) Speciace a vymírání: alopatrická a sympatrická speciace, přerušovaná rovnováha (punktualismus), sexuální vs. asexuální speciace, příčiny vymírání, geologické epochy

10) Evoluční vývojová biologie (evo-devo): modelové organismy a jejich výběr, fylotypická stadia, model přesýpacích hodin, genové regulační sítě, příklad – evoluce placenty

11) Evoluce buněčných typů: konzervovanost regulačních a signalizačních kaskád, vývojové a terminální selektorové geny, příklad – evoluce neuronů a oka

12) Případová studie: evoluce rostlin – Dr. Štorchová

13) Studentské prezentace

14) Rezerva pro případ státního svátku

1) Introduction to the course, exam organization.�Origin of Life 1: General properties of life, The Chemistry of Life, Origin of Elements, Metabolism and Compartmentalization, Astrobiology

2) Origin of Life 2: RNA world hypothesis, The role of Cycling, Autonomous replicators and ribozymes, Hypercycles, Origin of the Genetic code

3) LUCA and the Beginning of Biological Evolution, Introduction to evolutionary thinking (Darwin, Lamarck), Fundamentals of Biological evolution and common Misconceptions

4) Mutation – Types of Mutations, Molecular Sources of Point Mutations, Relevance of Mutation in Evolution, Substitution rates, Neutral theory and Molecular Clock

5) Evolution of genes, gene birth, gene duplication, fate of duplicated genes – pseudogenization, neofunctionalization, subfunctionalization.

6) Genome evolution, polyploidy, molecular approaches to phylogenetics

7) Population genetics and evolution, Mendelian genetics and alleles, polymorphism, Hardy-Weinberg Equilibrium and its violation, Genetic Drift, Effective Population Size vs Census Population Size, Gene Flow and Structured Populations, Inbreeding

8) Selection - Classical Darwinian Theory, Types of Mutation from Selection Point of View, Selection vs Genetic Drift, Evolutionary Fitness Landscapes, Cryptic Mutations, Case Study: The Long-Term Evolutionary Experiment (Lenski Experiment)

9) Speciation and extinction: allopatric and sympatric, punctuated equilibrium, sexual vs asexual speciation, reasons for extinction, geological epochs

10) Evolutionary developmental biology (evo-devo): model organisms and their selection, phylotypic stages, hour-glass model, gene regulatory networks, example – evolution of the placenta.

11) Cell type evolution: conservation of regulatory and signalling cascades, developmental and terminal selector genes, example – the evolution of neuronal cells and the eye

12) Case study in Plant evolution – Dr. Storchova

13) Students’ presentations

14) Spare Slot for Bank holiday