Введение в эволюционную биологию [Архэ] [Александр Марков]

Курс "Введение в эволюционную биологию", 12 лекций В рамках курса вы узнаете о новейших исследованиях в области эволюционной науки, открытиях последних лет, важнейших современных методах и подходах к изучению эволюции ( в том числе экспериментальных). Также будут рассмотрены основные механизмы и закономерности эволюции, дающие ответы на многие вопросы о видоизменениях в природе. Курс составлен на основе лекций Александра Маркова, заведующего кафедрой биологической эволюции биофака МГУ, прочитанных на своем факультете и Совместном бакалавриате ВШЭ и РЭШ. План курса 1. Что такое эволюция и как ее изучают На лекции речь пойдет о роли книги Дарвина «Происхождение видов» в естественно-научном осмыслении мира, о дарвиновском эволюционном механизме наследственной изменчивости и дифференциальном размножении. Также мы обсудим следующие вопросы: • Что такое репликаторы. • Расшифровка структуры ДНК и ее значение. • Приспособленность и ее роль в эволюционном процессе. • Вредные, нейтральные и полезные мутации. • Пространство последовательностей и ландшафт приспособленности. • Естественный отбор и генетический дрейф. • Моделирование отбора и дрейфа, зависимость их эффективности от численности популяции. • Оптимальный темп мутагенеза. • Соотношение генотипа и фенотипа, его неоднозначность. • Модификационная изменчивость. • Доказательства эволюции. • Стабилизирующий отбор. • Помехоустойчивость и иллюзия избыточности биосистем. Адаптации, повышающие помехоустойчивость. • Накопление скрытой изменчивости, ее эволюционная роль. • Возможность формирования новых адаптаций путем дестабилизации онтогенеза с последующей фиксацией возникающих уклонений (морфозов). 2. Экспериментальное изучение эволюции • Естественный и искусственный отбор: отсутствие четкой грани. • Доместикация животных и растений, сельское хозяйство у насекомых. • Обзор эволюционных экспериментов. • Микро- и макроэволюционные закономерности, выявляемые в экспериментах. • Долгосрочный эксперимент Р. Ленски на E. coli. • Динамика роста приспособленности. • Фиксация мутаторов и «генетический автостоп». • Поэтапное формирование эволюционных новшеств. • Эпистаз, ловушки локальных оптимумов и «инадаптивная» эволюция по Ковалевскому. • Повторяемость (воспроизводимость) путей адаптации, направленность (канализированность) эволюции, параллельная эволюция. 3. Нейтральная теория молекулярной эволюции Что такое нейтральная теория молекулярной эволюции? Дрейф генов и как он происходит. Принцип молекулярных часов. Влияние численности популяции на относительную эффективность отбора и дрейфа. Формы естественного отбора. Стабилизирующий отбор, «помехоустойчивость» живых организмов и эволюционная пластичность. Механизмы помехоустойчивости и кажущаяся «избыточность» биологических систем. 4. Эволюция в пробирке С чего начинается эволюционное изменение: с генотипа или фенотипа? Эффект Болдуина — что это такое и чем он важен? «Эпигенетическая теория эволюции». Этим вопросам и понятиям будет посвящено начало лекции. В основной части лекции мы поговорим об эволюционных экспериментах («эволюция в пробирке»). Современные подходы к экспериментальному изучению эволюции. Примеры эволюционных экспериментов и их важнейшие результаты. 5. Эволюционные эксперименты На лекции мы поговорим о современных подходах к экспериментальному изучению эволюции. Можем ли мы увидеть эволюцию? Примеры эволюционных экспериментов («эволюция в пробирке»). Современные подходы к экспериментальному изучению эволюции. Примеры эволюционных экспериментов и их важнейшие результаты. 6. Эволюционные эксперименты и "догмы" молекулярной биологии На лекции мы обсудим примеры эволюционных экспериментов («эволюция в пробирке»). Современные подходы к экспериментальному изучению эволюции. Примеры эволюционных экспериментов и их важнейшие результаты. Великие открытия молекулярной биологии и их роль в развитии представлений об эволюции. Вторая часть лекции будет посвящена следующим вопросам: неабсолютность постулата о полной случайности мутаций. Контроль темпа мутагенеза, контролируемый мутагенез в работе иммунной системы, контролируемые геномные перестройки у инфузорий и др. Центральная догма молекулярной биологии и ее ограничения. Возможно ли наследование приобретенных признаков? Обратная транскрипция, ретрогены. Пангенезис и эндогенные ретровирусы (неподтвердившиеся «неоламаркистские» гипотезы). Эпигенетическое наследование. CRISPR – система наследуемого приобретенного иммунитета у прокариот. Принцип «один ген – один белок» и альтернативный сплайсинг. 7. "Догмы" молекулярной биологии и их ограничения На лекции мы обсудим следующие вопросы: неабсолютность постулата о полной случайности мутаций, контроль темпа мутагенеза, контролируемый мутагенез в работе иммунной системы, контролируемые геномные перестройки у инфузорий и др. Центральная догма молекулярной биологии и ее ограничения. Возможно ли наследование приобретенных признаков? Обратная транскрипция, ретрогены. Пангенезис и эндогенные ретровирусы (неподтвердившиеся «неоламаркистские» гипотезы). Эпигенетическое наследование. CRISPR – система наследуемого приобретенного иммунитета у прокариот. Принцип «один ген – один белок» и альтернативный сплайсинг. 8. Горизонтальный перенос генов На лекции пойдет речь о горизонтальном переносе генов, его формах, основных признаках и эволюционной форме (у прокариот, протистов, многоклеточных). Мы поговорим о внутри- и межвидовом горизонтальном переносе генов, о различии их эволюционных последствий. А также вы узнаете, что такое гомологичная и «незаконная» рекомбинация. 9. Зачем нужен секс и как он появился Как появился секс и зачем он нужен? Если есть организмы, обходящиеся без полового размножения, то почему остальные без него не могут? Двойная цена пола. Отличие эукариотического секса от прокариотического. Почему Y-хромосома такая маленькая? 10. Эгоистичные гены На лекции мы продолжим разговор о половом размножении, познакомимся с понятием «эгоистичный ген», покажем, как это работает на конкретных примерах. Также вы узнаете, что такое эволюционно-стабильные стратегии и в чем они могут расходиться с логикой пользы для вида. 11. Генетические механизмы формирования эволюционных новшеств Чем вызвано появление важнейших эволюционных инноваций? Какие генетические механизмы здесь задействованы? С чем связано возникновение узкой экологической специализации у многих видов живых организмов? Как появился белок-антифриз? Чем вызван эволюционный взрыв видообразования в озере Виктория? Получить ответы на эти и многие другие вопросы, связанные с генетическими механизмами формирования новых признаков в процессе эволюции, вы сможете на следующей лекции. 12. Половой отбор Что писал Дарвин о половом отборе? Какой из полов в действительности является «выбирающим», а какой «соблазняющим» у Homo sapiens? В чем может быть конфликт между половым и естественным отбором? Что такое «конфликт полов»? Вся правда о свадебных подарках. Принципы Бейтмана. Лектор — Марков Александр Владимирович, доктор биологических наук, палеонтолог, заведующий кафедрой биологической эволюции Биологического факультета МГУ, популяризатор науки. Лауреат (2011 год) главной в России премии в области научно-популярной литературы «Просветитель». Лауреат (2015 год) премии «За верность науке» Министерства образования и науки РФ в категории «Популяризатор года»