Evoluční biologie je nyní základem všech biologických disciplín, který poskytuje smysluplnou interpretaci heterogenního světa kolem nás. V tomto kurzu probereme základní koncepty nutné k pochopení evoluce života na Zemi. Začneme vysvětlením významu evoluční teorie v současném světě a vědě, definujeme principy řídící evoluční procesy a přes základní aspekty evoluce na molekulární i organismální úrovni se dostaneme až k fascinujícím tématům evolučních interakcí mezi více koevolučními partnery. Tento předmět nevyžaduje předchozí znalost problematiky z jiných kurzů, ale je neslučitelný s kurzem Úvod do evoluční biologie, MB170P55. Přednáška je vyučována pouze v angličtině (pro alternativu v češtině vyhledejte Úvod do evoluční biologie, MB170P55) a pouze pokud je zapsáno alespoň pět studentů. V případě nařízené či doporučené distanční výuky probíhá výuka formou online prezentace, která je následně se studenty sdílena prostřednictvím Moodle a/nebo nástrojů Google Apps. Kurz začíná v týdnu od 2.10. 2023.
Poslední úprava: Vinkler Michal, doc. RNDr., Ph.D. (20.09.2023)
Evolutionary biology is currently perceived as a discipline at the basis of all other biological disciplines which offers a meaningful interpretation to the existing heterogeneity of the world around us. In this course, we go through the very basic concepts that are necessary to get insight into evolution of life on Earth. We start from the reasoning, why is evolutionary theory needed in the present world and science, define principles governing evolutionary processes and moving through all basic aspects of evolution at molecular as well as organismal levels we finally reach the exciting topics of evolutionary interactions across multiple co-evolutionary partners. This course does not require any previous knowledge of the subject from other courses, but given the topic overlap, this course is incongruous with the course Introduction to evolutionary biology, MB170P55. The course is taught only in English (for the Czech alternative see Introduction to evolutionary biology, MB170P55) and only if at least 5 students are enrolled. In cases of ordered or recommended distance learning, the teaching of this course is realised through online presentations that are subsequently shared with the students through Moodle and/or Google Apps. The course begins in the week from 2rd October 2023.
Poslední úprava: Vinkler Michal, doc. RNDr., Ph.D. (20.09.2023)
Literatura -
Douglas J. Emlen & Carl Zimmer (2019): Evolution: Making Sense of Life, W. H. Freeman, ISBN: 978-1319079864
Carl T. Bergstrom & Lee Alan Dugatkin (2016): Evolution, W. W. Norton & Company, ISBN: 978-0393601039
Douglas J. Futuyma, Mark Kirkpatrick (2017): Evolution, Sinauer Associates, ISBN: 978-1605356051
Poslední úprava: Peterková Jindřiška, Ing. (28.05.2020)
Douglas J. Emlen & Carl Zimmer (2019): Evolution: Making Sense of Life, W. H. Freeman, ISBN: 978-1319079864
Carl T. Bergstrom & Lee Alan Dugatkin (2016): Evolution, W. W. Norton & Company, ISBN: 978-0393601039
Douglas J. Futuyma, Mark Kirkpatrick (2017): Evolution, Sinauer Associates, ISBN: 978-1605356051
Poslední úprava: Peterková Jindřiška, Ing. (28.05.2020)
Požadavky ke zkoušce -
Předmět je ukončen závěrečnou zkouškou. Ta má formu písemného testu skládajícího se ze 30 otázek kombinujících více možností s myšlenkovými mapami a krátkým volným textem. Zkouška probíhá v prostředí Moodle (dl2.cuni.cz). Ústní zkouška s doplňujícími otázkami je v nerozhodných případech volitelnou možností pro zlepšení výsledné známky. Účast na dobrovolném praktiku bude zohledněna přičtením 5% bodů k výsledku testu. V případě nařízené či doporučené distanční formy výuky může být v souladu s aktuálními doporučeními forma zkoušky výhradně testová, a to v elektronické podobě s kontrolou identity pomocí paralelní videokonference. V těchto případech poskytne studentům instrukce k průběhu zkoušky garant předmětu prostřednictvím SIS (zpráva všem zapsaným studentům), a to nejméně s týdenním předstihem.
Poslední úprava: Vinkler Michal, doc. RNDr., Ph.D. (06.09.2022)
The course ends with a final examination. This has a form of a written test consisting of 30 questions combining multiple choice with mind map networks and brief free text. The examination is done through Moodle (dl2.cuni.cz). Oral examination with additional questions is an optional possibility in undecided cases to improve the final mark. The voluntary attendance of the practical training will be awarded by adding 5% points to the test results. In cases of ordered or recommended distance learning, depending on actual guidelines, the examination may take the form of an online test with a student identity controlled through a parallel videoconference. In these cases, the instructions will be provided to students by the course guarantor through SIS (message to all enrolled students) in a week advance.
Poslední úprava: Vinkler Michal, doc. RNDr., Ph.D. (06.09.2022)
Sylabus -
1. Úvod do evolučního myšlení: - Co je to evoluce? - Proč je evoluce důležitá? - Úrovně organizace organismu - Dědičná variabilita (evoluce molekul, mutace) - Fenotypy - interakce genů s prostředím
2. Historie evolučního myšlení: - Příroda před Darwinem - Darwinova dědičnost s modifikací - Přirozený výběr - Proč "jen" teorie? - Etika, náboženství a evoluce - Po Darwinovi - evoluční syntéza
3. Dějiny života na zemi: - Co říkají horniny? - Stavební kameny života - RNA svět a jiné hypotézy o původu života - Genetický kód - Hlavní éry života na Zemi - Hlavní evoluční inovace
4. Strom života: - Myšlení ve stromech - Fylogeneze a taxonomie (příbuznost, původ, monofylum, parafylum, polyfylum) - Maximální parsiomonie, maximální věrohodnost a Bayesovské přístupy - Znaky (apomorfie, plesiomorfie, homologie, homoplasie) - Fylogeografie - Evoluční čas (koalescence, využití fosilií pro datování, molekulární hodiny)
5. Způsoby změny: od posunu k přirozenému výběru: - Od alel až po populační genetiku - Evoluční "Nulová hypotéza", neutrální variabilita - Typy přirozeného výběru - Prospěšné a škodlivé mutace - Selekční koeficient - Rovnováha mezi mutacemi a selekcí - Průchod hrdlem lahve, příbuzenské křížení a efekt zakladatele
6. Evoluce genů: - Selekce v čase a prostoru - Migrace a tok genů - Rozrůzňující selekce - Balancující selekce (výběr závislý na frekvenci, výhoda heterozygotů) - Genové duplikace - Vazebná nerovnováha - Genetika kvantitativních znaků - Evoluce genomu - Horizontální přenos genů
7. Evoluce fenotypu: - Evolučně stabilní strategie - Výběr na úrovni jedinců - Sobecký gen - Genomové konflikty - Evo-devo
8. Adaptace: propojení genů se znaky: - Molekulární evoluce (od mutace po proteinové varianty) - Evoluce proteinů - Adaptivní krajina - Detekce adaptací - Přizpůsobení se prostředí - Evoluční omezení - Nedokonalosti v komplexních adaptacích - Konvergentní evoluce
9. Pohlaví a evoluce životních strategií: - Proč existuje sex? - Červená královna - Nenáhodné párování - Koncept pohlavního výběru (soutěž mezi samci, samičí volba) - Fisherův model sexy synů - Kondičně-závislé znaky a indikátorová hypotéza - Kryptický pohlavní výběr (mimopárové kopulace, kompetice spermií) - Konflikt pohlaví - Meiotický tah
10. Speciace: - Koncepty druhu - Typy speciace (mechanismy speciace, prostorové aspekty) - Modely speciace - Neúplné třídění linií - Rychlost speciace - Radiace - Kryptické druhy - Makroevouce (gradualistická vs. punktuacionalistická evoluce, biogeografie) - Vymírání
11. Koevoluce: - Síť života (ekologické interakce) - Mutualismus - Endosymbióza - Genomoví parazité - Antagonismus - Modely predátor-kořist - Selekce na variabilitu - Maladaptace - Interakce hostitele a parazita - Evoluční medicína
12. Evoluce chování: - Evoluce chování - Socialita - Skupinový výběr - Příbuzenský výběr - Reciproční altruismus - Konflikty a Teorie her - Zvířecí kultury a její implikace pro člověka
13. Lidská evoluce: - Evoluce hominidů - Evoluce lidských genů - Průchod hrdlem lahve a nedávný výběr - Evoluce jazyků - Stárnutí - Moderní život - Opakování všech základních pojmů na příkladu lidské evoluce - Vyjasnění pojmů založené na dialogu se studenty
Poslední úprava: Vinkler Michal, doc. RNDr., Ph.D. (04.10.2021)
1. Introduction to evolutionary thinking: - What is evolution? - Why is evolution relevant? - Levels of organismal organisation - Heritable variation (evolving molecules, mutation) - Phenotypes - interaction of genes with environment
2. History of evolutionary thinking: - Nature before Darwin - Darwin’s descent with modification - Natural selection - Why “only” a theory? - Ethics, Religion and Evolution - After Darwin - evolutionary Synthesis
3. History of life on earth: - What the rocks say? - Building blocks of life - RNA world and other hypotheses on the origin of life - Genetic code - Major eras of Earth - Major evolutionary innovations
4. Tree of life: - Tree thinking - Phylogeny and taxonomy (relatedness, ancestry, monophylum, paraphylum, polyphylum) - Maximum parsiomony - Traits (apomorphy, plesiomorphy, homology, homoplasy) - Phylogeography - Timing of evolution (coalescence, use of fossils for dating)
5. Ways of change: from drift to natural selection: - From alleles to population genetics - Evolution’s “Null Hypothesis”, neutral variation - Types of natural selection - Beneficial and deleterious mutations - Selection coefficient - Mutation-selection balance - Bottleneck, inbreeding and Founder effects
6. Evolution of genes: - Patterns of selection in time and space - Migration and gene flow - Selecting diversity - Balancing selection (frequency dependent selection, heterozygote advantage) - Gene duplication - Linkage disequilibrium - Genetics of quantitative traits - Genome evolution - Horizontal gene transfer
7. Evolution of phenotypes: - Evolutionarily stable strategy - Selection on the level of individuals - Selfish gene - Conflicts within genomes - Evo-devo
8. Adaptation: linking genes to traits: - Molecular evolution (from mutation to protein variant) - Protein evolution - Adaptive landscape - Recognising adaptations - Fit to environment - Evolutionary constraints - Imperfections in complex adaptations - Convergent evolution
9. Sex and evolution of life histories: - Why sex? - Red Queen - Non-random mating - Concept of sexual selection (male-male competition, mate choice) - Fisherian runaway selection - Condition-dependent traits and Indicator hypothesis - Cryptic mate choice (extra-pair mating, sperm competition) - Sexual conflict - Meiotic drive
10. Speciation: - Concepts of species - Types of speciation (mechanisms of speciation, spatial aspects) - Models of speciation - Incomplete lineage sorting - Speed of speciation - Radiation - Cryptic species - Macroevoution (gradual vs. punctual evolution, biogeography) - Extinctions
11. Coevolution: - Web of life (ecological interactions) - Mutualism - Endosymbiosis - Genomic parasites - Antagonism - Predator-pray models - Selection on diversity - Maladaptation - Host-parasite interaction - Evolutionary medicine
12. Evolution of behaviour: - Behaviour evolves - Sociality - Group selection - Kin selection - Reciprocal altruism - Conflicts and Game theory - Animal cultures and their implications for humans
13. Human Evolution: - Hominin evolution - Human gene evolution - Bottlenecks and recent selection - Evolution of languages - Ageing - Modern life - Repetition of all basic concepts on the example of human evolution - Clarification of concepts based on dialogue with students
Poslední úprava: Vinkler Michal, doc. RNDr., Ph.D. (04.10.2021)
Výsledky učení -
Po úspěšném absolvování tohoto kurzu budou studenti schopni:
·Definovat evoluci a vysvětlit její význam napříč biologickými disciplínami a úrovněmi organizace organismů.
·Popsat zdroje dědičné variability, včetně mutací a interakcí genů s prostředím, které formují fenotypy.
·Shrnout historický vývoj evolučního myšlení od před-darwinovských názorů až po moderní evoluční syntézu.
·Vysvětlit principy přírodního výběru a kriticky interpretovat význam evoluce jako vědecké teorie.
·Popsat hlavní hypotézy o vzniku života a identifikovat klíčové evoluční inovace v dějinách Země.
·Interpretovat fylogenetické stromy a rozlišovat mezi monofyletickými, parafyletickými a polyfyletickými skupinami.
·Aplikovat základní fylogenetické úvahy, včetně principu maximální parsimonie a interpretace znaků (homologie, homoplasie, apomorfie, plesiomorfie).
·Vysvětlit základní evoluční procesy a související koncepty a termíny, včetně genetického driftu, neutrální evoluce, rovnováhy mutace–selekce a selekčních koeficientů.
·Rozlišovat mezi typy přírodního výběru a predikovat jejich účinky na frekvence alel a variabilitu populací.
·Popsat, jak migrace, tok genů a demografické procesy (např. bottleneck, efekt zakladatele, příbuzenské křížení) ovlivňují genetickou rozmanitost.
·Vysvětlit mechanismy, které generují a udržují genetickou rozmanitost, včetně balancující selekce, duplikace genů a vazebné nerovnováhy.
·Vysvětlit, jak se fenotypy vyvíjejí prostřednictvím interakcí mezi geny, vývojem a selekcí, včetně perspektiv evo-devo.
·Zhodnotit adaptace propojením molekulárních změn s organismálními znaky a přizpůsobením prostředí.
·Interpretovat koncept adaptivní krajiny a identifikovat evoluční omezení, trade-offs a konvergentní evoluci.
·Vysvětlit evoluční význam pohlavního rozmnožování a popsat mechanismy pohlavního výběru a koncept nenáhodného párování.
·Popsat koncept životních strategií, pohlavní konflikt, meiotický drive a hypotézu Červené královny.
·Porovnat hlavní koncepty druhu a vysvětlit mechanismy a modely speciace v různých prostorových kontextech.
·Interpretovat makroevoluční vzorce, včetně adaptivní radiace, vymírání a neúplného třídění linií.
·Vysvětlit hlavní formy koevoluce, včetně mutualismu, antagonismu, dynamiky hostitel–parazit a endosymbiózy.
·Propojit evoluční principy s aplikacemi v evoluční medicíně.
·Analyzovat evoluci chování pomocí konceptů jako je příbuzenská selekce, reciproční altruismus, skupinová selekce a evoluční teorie her.
·Diskutovat evoluční původ lidských znaků a evoluci homininů, mj. ve světle nedávné selekce a demografické historie.
·Integrovat evoluční koncepty pro interpretaci lidské biologie, chování, stárnutí a moderních environmentálních výzev.
·Kriticky zhodnotit evoluční interpretace poznatků ve vědecké literatuře a vysvětlit evoluční úvahy pomocí vhodné terminologie.
Poslední úprava: Vinkler Michal, doc. RNDr., Ph.D. (18.02.2026)
Upon successful completion of this course, students will be able to:
Define evolution and explain its relevance across biological disciplines and levels of organismal organisation.
Describe the sources of heritable variation, including mutation and gene–environment interactions shaping phenotypes.
Summarise the historical development of evolutionary thinking from pre-Darwinian views to the Modern Evolutionary Synthesis.
Explain the principles of natural selection and critically interpret the meaning of evolution as a scientific theory.
Outline major hypotheses on the origin of life and identify key evolutionary innovations across Earth’s history.
Interpret phylogenetic trees and distinguish among monophyletic, paraphyletic, and polyphyletic groups.
Apply basic phylogenetic reasoning, including maximum parsimony and trait interpretation (homology, homoplasy, apomorphy, plesiomorphy).
Explain fundamental evolutionary processes and related concepts and terms, including genetic drift, neutral evolution, mutation–selection balance, and selection coefficients.
Differentiate among types of natural selection and predict their effects on allele frequencies and population variation.
Describe how migration, gene flow, and demographic processes (e.g., bottlenecks, founder effects, inbreeding) shape genetic diversity.
Explain mechanisms generating and maintaining genetic diversity, including balancing selection, gene duplication, and linkage disequilibrium.
Summarise principles of genome evolution, quantitative trait genetics, and horizontal gene transfer.
Explain how phenotypes evolve through interactions among genes, development, and selection, including evo-devo perspectives.
Evaluate adaptation by linking molecular changes to organismal traits and environmental fit.
Interpret the concept of adaptive landscape and identify evolutionary constraints, trade-offs, and convergent evolution.
Explain the evolutionary significance of sexual reproduction and describe mechanisms of sexual selection and the concept of non-random mating.
Describe the concept of life-history strategies, sexual conflict, meiotic drive, and the Red Queen hypothesis.
Compare major species concepts and explain mechanisms and models of speciation across spatial contexts.
Interpret macroevolutionary patterns, including adaptive radiation, extinction, and incomplete lineage sorting.
Explain major forms of coevolution, including mutualism, antagonism, host–parasite dynamics, and endosymbiosis.
Relate evolutionary principles to applications in evolutionary medicine.
Analyse the evolution of behaviour using concepts such as kin selection, reciprocal altruism, group selection, and evolutionary game theory.
Discuss the evolutionary origins of human traits and hominin evolution, including in the light of recent selection, and demographic history.
Integrate evolutionary concepts to interpret human biology, behaviour, ageing, and modern environmental challenges.
Critically evaluate evolutionary explanations in scientific literature and communicate evolutionary reasoning using appropriate terminology.
Poslední úprava: Vinkler Michal, doc. RNDr., Ph.D. (18.02.2026)
