-       Introduzione:

L’importanza della genetica e genomica di popolazioni moderna: le applicazioni nella biomedicina, negli studi evolutivi e nella genetica forense.

La storia genomica della specie umana, dal Neanderthal ai giorni nostri

-       La variabilità genetica entro- e tra popolazioni:

La variabilità genetica a livello molecolare

Frequenze alleliche e genotipiche

L'equilibrio di Hardy-Weinberg (H-W)

Equilibrio di H-W per sistemi multiallelici, poliploidi e X-linked

Applicazioni della legge di H-W

Aplotipi e linkage disequilibrium (LD)

Applicazioni del LD

-       Unione non casuale:  

L’inincrocio e l'esoincrocio

Calcolo del coefficiente di inincrocio F di un individuo.

Il coefficiente di inincrocio nelle popolazioni.

Sistemi regolari di unione tra consanguinei; autofecondazione.

Accoppiamento assortativo positivo e negativo.

La suddivisione della popolazione e l'effetto Whalund.

Conseguenze dell’inincrocio

La consanguineità a livello genomico: “Runs of Homozygosity” e “Identity by Descent”

-       Misure di diversità genetica:

FST, Eterozigosità, diversità nucleotidica e diversità aplotipica.

-       Le forze evolutive:

1) Deriva genetica casuale. La distribuzione binomiale. Colli di bottiglia ed effetti del fondatore.

Dimensione efficace della popolazione: diverso numero di maschi e di femmine, varianza riproduttiva, variazioni nel tempo. 

2) Mutazione, ricombinazione e conversione genica.

3) Selezione. La teoria della selezione naturale. Fitness assoluta, relativa e media. Selezione positiva e negativa. Modelli di selezione: contro recessivo, contro dominante, vantaggio dell'eterozigote, svantaggio dell'eterozigote. Selezione nei caratteri quantitativi (cenni). “Kin selection”

4) Migrazione. Il modello dell'isola, il modello dell'arcipelago.

5) Equilibrio tra forze evolutive: mutazione-deriva; mutazione-selezione, deriva-selezione, deriva-migrazione.

-       Le tracce molecolari della selezione:  

Eccesso di varianti rare: il test di Tajima.

Eccesso di alleli derivati: il test di Fay e Wu.

Extended haplotype homozigosity test.

Il confronto tra sostituzioni sinonime e non sinonime: il test Ka/Ks.

Fenomeni di convergenza evolutiva molecolare.

 ESERCITAZIONI

-         Utilizzazione di software per la simulazione delle forze evolutive

-         Calcolo del coefficiente di inincrocio da alberi genealogici

-         Test per l'equilibrio di H-W

-         Calcolo del coefficiente di Linkage Disequilibrium

-         Calcolo delle misure di diversità genetica

-         Calcolo dei coefficienti di selezione

-         Metodi per lo studio comparativo dei genomi