Molecular ecology - MB170P111

• Title: Molekulární ekologie
• Czech title: Molekulární ekologie
• Guaranteed by: Department of Zoology (31-170)
• Faculty: Faculty of Science
• Actual: from 2025 to 2025
• Semester: summer
• E-Credits: 5
• Examination process: summer s.:
• Hours per week, examination: summer s.:2/2, C+Ex [HT]
• Capacity: unlimited
• Min. number of students: unlimited
• 4EU+: no
• Virtual mobility / capacity: no
• State of the course: not taught
• Language: Czech
• Note: enabled for web enrollment; priority enrollment if the course is part of the study plan; the course is taught as cyclical
• Guarantor: doc. Mgr. Pavel Munclinger, Ph.D.

Annotation

English

The lectures are given in Czech language. English version of the course can be requested in advance if there are at least 3 students.
Molecular ecology and applied population genetics: sequences and microsatellites as a major tool in molecular ecology, paternity analysis, population genetics, inbreeding, phylogeography, mitochondrial DNA, hybridization, hybrid zones, MHC of wild animals, conservation genetics, genetic history of human species, demonstration of molecular ecology computer programs.
More information can be found at:
http://web.natur.cuni.cz/~muncling/MEZ_UVOD.htm

Last update: Peterková Jindřiška, Ing. (05.05.2014)

Czech

Molekulární ekologie živočichů - anotace
Molekulární ekologie je nedávno vzniklý obor, který se snaží řešit ekologické problémy molekulárními metodami. Přednáška by měla seznámit studenty se základy této nauky. Důraz bude kladen hlavně na interpretační hladinu a na nejnovější metody (využití mikrosatelitů a sekvencí DNA). Součástí přednášky je praktická část, kde se studenti seznámí s počítačovými programy k zjišťování paternit a na zpracování populačně-genetických dat.
Více informací lze najít na adrese:
http://web.natur.cuni.cz/~muncling/MEZ_UVOD.htm
(Pro širší přehled metod a praktické osvojení laboratorního získávání dat slouží komplementární přednáška B170P66 "Genetické metody v zoologii". Absolvování této přednášky před Molekulární ekologií je výhodou, nikoliv však nutností.)

Last update: Peterková Jindřiška, Ing. (01.05.2014)

Literature

English

Avise, 2000: Phylogeography: the history and formation of species.

Avise, 2004: Molecular Markers, Natural History, and Evolution, Second Edition

Arnold, 1997: Natural hybridization and evolution.

Balding, Bishop & Cannings (eds.), 2003: Handbook of statistical genetics, second edition.

Beebe & Rowe, 2004: An introduction to molecular ecology.

Hartl, 1999: A primer on population genetics.

Hartl & Clark, 1997: Principles of population genetics, third edition.

Zima a spol. 2004, Genetické metody v zoologii.

Last update: JPROKOP (24.05.2007)

Requirements to the exam

Zkouška je ústní. Otázky a podrobnosti zkoušení lze nalézt na:

http://web.natur.cuni.cz/~muncling/MEZ_UVOD.htm

Ke studiu je vhodná doporučená literatura a vědomosti z přednášek.

Zápočet je formou testu - vyřešením praktických úloh na počítači.

Last update: Munclinger Pavel, doc. Mgr., Ph.D. (25.10.2011)

Syllabus

English

1. History of Molecular Ecology

2. Laboratory approaches

3. Microsatellites

4. Cryptic species, hybridization, molecular sexing

5. Paternity

6. Population genetics

7. Phylogeography

8. Hybrid zones

9. Selection in natural populations

10. Conservation genetics

11. Genetic history of human species

Last update: JPROKOP (24.05.2007)

Czech

Molekulární ekologie živočichů - osnova

1. Co je a co není molekulární ekologie?

Vymezení oboru, překryv s jinými obory, stručná historie

2. Hlavní používané terénní a laboratorní metody

Sběr a uchování vzorků, metody zjišťování genetického polymorfismu u volně žijících živočichů (sekvence, mikrosatelity, alozymy, AFLP a další)

3. Evoluce mikrosatelitů, výhody sekvenačních dat a mikrosatelitů oproti dřívějším metodám

Proč je tak moc alel? Mutační rychlost, typy mutací, opravné mechanismy, teoretické mutační modely

4. Identifikace kryptických druhů, hybridů a pohlaví pomocí molekulárních metod

Fixovaný polymorfismus, CHD geny u ptáků, chromosom Y u savců

5. Určení otce, matky nebo obou dvou. Minimální počet rodičů vrhu nebo snůšky

Klasický fingerprinting, mikrosatelity, spolehlivost analýzy, jednoduché vyloučení, categorical x fractional likelihood, přehled dostupných programů

6. Populační genetika: studium populační struktury, genetické diversity a inbreedingu

Důsledky Hardy-Weinbergova pravidla, změny alelických frekvencí (mutace, migrace, selekce, velikost populace, genetický drift), Wahlundův princip, F-statistika, fixační indexy, AMOVA, koalescenční přístup, příklady s využitím dostupných programů

7. Fylogeografie: genetická historie rozšíření druhu

Výhody mitochondriální DNA, refugia a kolonizační cesty

8. Hybridní zóny, využití molekulárních znaků ke studiu fitness u volně žijících živočichů

Konstrukce kliny, selekce proti hybridům, rozdíly v chování různých částí genomu

9. Geny a chování - příklady funkčních genů a jejich význam v ekologii

Imunogenetika (imunokompetence, variabilita a analýza MHC systému), geny a komunikace (MHC - výběr partnera, MUPs, ABP)

10. Ochranářská genetika

Odhady Ne, bottleneck, fragmentace populací

11. Genetická historie člověka

Africký versus multiregionální model, Gene Trees, genetická diversita v Africe, DNA neandrtálců, genetické vzdálenosti mezi populacemi

Last update: SVATORA (10.05.2004)

Learning outcomes

Po úspěšném absolvování tohoto předmětu bude student schopen:

1. Metodologická kompetence

• Zvolit adekvátní molekulární markery (např. mikrosatelity, mtDNA, SNP) a laboratorní postupy pro řešení konkrétních ekologických a evolučních otázek.

• Navrhnout protokol pro sběr a dlouhodobé uchování biologických vzorků z terénu s ohledem na integritu nukleových kyselin.

• Kriticky posoudit limity a výhody moderních sekvenačních metod ve srovnání s klasickými genetickými přístupy.

2. Analýza populací a příbuznosti

• Vypočítat a interpretovat základní populačně-genetické parametry (Hardy-Weinbergova rovnováha, $F_{ST}$ statistiky, genetická diverzita).

• Identifikovat kryptické druhy a hybridy na základě analýzy fixovaného polymorfismu.

• Provádět analýzy paternity a maternity s využitím moderních softwarových nástrojů na bázi pravděpodobnostních modelů (Likelihood).

• Kvantifikovat míru inbreedingu a odhadovat efektivní velikost populace ($N_e$) pro účely ochranářské genetiky.

3. Evoluční a behaviorální interpretace

• Rekonstruovat kolonizační cesty a historická refugia druhů pomocí fylogeografických modelů.

• Vysvětlit mechanismy mutací a oprav DNA, které vedou k vysokému polymorfismu mikrosatelitů.

• Interpretovat vliv funkčních genů (např. MHC komplexu) na chování živočichů, zejména v kontextu výběru partnera a imunitní odpovědi.

• Analyzovat dynamiku hybridních zón a selekční tlaky působící na různé části genomu.

4. Syntéza a aplikace

• Aplikovat poznatky molekulární ekologie na problematiku ochrany ohrožených taxonů (detekce bottlenecku, fragmentace populací).

• Diskutovat evoluční historii člověka v kontextu genetických dat a porovnat různé modely šíření lidských populací.

Last update: Munclinger Pavel, doc. Mgr., Ph.D. (17.02.2026)