Guía docente de Filogeografía y Filogenia Molecular (M58/56/1/88)

Reconstrucción filogenética. Homología y similitud. Alineamiento de secuencias. Métodos basados en distancias. Métodos basados en parsimonia. Selección de modelos de evolución molecular. Máxima verosimilitud. Análisis bayesiano. Métodos para valorar la confianza en las hipótesis filogenéticas. El método comparativo. Análisis filogeográfico.

Haber cursado el Módulo docente genérico.

El alumno sabrá/comprenderá:

• Conceptos de biología evolutiva para la reconstrucción filogenética.
• Los procedimientos de reconstrucción filogenética y filogeográfica.
• Valorar de forma crítica los procedimientos de reconstrucción filogenética.

El alumno será capaz de:

• Aplicar conceptos de biología evolutiva para la reconstrucción filogenética
• Aplicar la metodología más actual para establecer hipótesis filogenéticas y/o filogeográficas
• Valorar estadísticamente las hipótesis filogenéticas
• Utilizar los programas informáticos que se emplean habitualmente en la reconstrucción filogenética y en el análisis filogeográfico.

• Tema 1. Introducción a la reconstrucción filogenética. Definición de relaciones de ascendencia- descendencia. Tipos de caracteres. Cladística. Parsimonia. Codificación de caracteres. Polarización. Cladogramas y filogramas.

• Tema 2. Conceptos básicos de evolución molecular. Tipos de datos en análisis filogenéticos moleculares. Árboles génicos y árboles de especies. Coalescencia. Métodos de inferencia filogenética.

• Tema 3. Secuencias de ADN. Bases de datos de secuencias de ADN. Búsqueda de secuencias similares en bases de datos. BLAST. Alineamiento múltiple. Regiones repetidas, tasas de sustitución y gaps. Algoritmos de alineamiento múltiple. Softwares de alineamiento.

• Tema 4. Modelos de sustitución nucleotídica. Distancias observadas y esperadas. Modelos de sustitución nucleotídica. Selección de modelos evolutivos de secuencias.

• Tema 5. Inferencia filogenética basada en métodos de distancia. Matrices de distancias y algoritmos de agrupamiento. Evaluación de la fiabilidad de los árboles obtenidos.

• Tema 6. Inferencia filogenética basada en parsimonia. Metodología, cálculo de la longitud de un árbol. Búsqueda de árboles óptimos.

• Tema 7. Inferencia filogenética basada en métodos de máxima verosimilitud. Concepto de máxima verosimilitud y cálculo de la probabilidad de un alineamiento para un árbol dado. Búsqueda del árbol más verosimil. Estima de los parámetros del modelo.

• Tema 8. Inferencia filogenética basada en métodos Bayesianos.- Introducción a los fundamentos del método. Probabilidad posterior de un árbol. Aproximaciones por “Markov Chain Monte Carlo”.

• Tema 9. Visualización y exploración de filogenias. Formas de representar una filogenia. Topología y longitudes de ramas.

• Tema 10. Confianza en la filogenia. Bootstrap, jackknifing, probabilidad posterior, aLRT. Test de incongruencia. Test de tasas relativas. Datación.

• Tema 11. Rastreo de caracteres en una filogenia. Método comparado. Reconstrucción de estados ancestrales.

• Tema 12. Introducción a la filogeografía.- Genealogias de genes. Coalescencia. Variación genética en el espacio. Flujo génico y migración. Vicarianza y dispersión. Aislamiento por distancia. Genealogías y redes de haplotipos. Reticulación.

• Práctica 1. Introducción a las herramientas informáticas necesarias. Tipos de ficheros y conversión de formatos. Trabajo con diferentes sistemas operativos y aplicaciones en servidores.
• Práctica 2. Obtención de secuencias de DNA y proteínas. Alineamiento múltiple. Selección de bloques.
• Práctica 3. Reconstrucción filogenética basada en distancias genéticas.
• Práctica 4. Reconstrucción filogenética basada en parsimonia.
• Práctica 5. Máxima verosimilitud aplicada a la reconstrucción filogenética
• Práctica 6. Métodos bayesianos.
• Práctica 7. Visualización y exploración de filogenias.
• Práctica 8. Datación y rastreo de caracteres.
• Práctica 9. Filogeografía y redes de haplotipos.

• Baum DA, Smith SD. 2012. Tree Thinking. W. H. Freeman

• Bromham L. 2016. An introduction to molecular evolution and phylogenetics. Oxford University Press.

• Felsenstein J. 2004. Inferring phylogenies. Sinauer Associates, Inc.

• Hall BG. 2008. Phylogenetic trees made easy. 2a ed. Sinauer.

• Lemey P, Salemi M, Vandamme AM. 2009. The phylogenetic handbook: a practical approach to DNA and protein phylogeny. 2a de. Cambridge University Press.

• Morrone JJ. 2008. Evolutionary biogeography: an integrative approach with case studies. Columbia University Press.

• Nei M, Kumar S. 2000. Molecular Evolution and Phylogenetics Oxford UP.

• Page RDM, Holmes EC. 1998. Molecular evolution: a phylogenetic approach. Blackwell Publishing Company .

• Warnow T. 2017. Computational Phylogenetics. Cambridge University Press. 

• Avise JC. 2000. Phylogeography. Harvard university Press.

• Avise JC. 2004. Molecular markers, natural history, and evolución. Sinauer

• Kitching IJ, Forey PL, Humphries CJ, Williams DM. 1998. Cladistics: the theory and practice of parsimony analysis. Oxford Univiversity Press.

• Paradis E. 2012. Analysis of phylogenetics and evolution with R. 2nd ed. Springer.

• Posada D, Crandall KA. 1998. Modeltest: testing the model of DNA substitution. Bioinformatics 14: 817-818.

• Swofford DL. 1993. PAUP: phylogenetic analysis using parsimony. Champaign, Illinois Natural History Survey. Illinois.

• Wiley EO, Siegel-Causey D, Brooks DR, Funk VA. 1991. The compleat cladist: a primer of phylogenetic procedures.

http://evolution.genetics.washington.edu/phylip/software.html

Se propone un sistema de evaluación continua en el que se valorará:

1. Asistencia y Participación (10%)

a. Las Sesiones de Discusión en términos de ideas interesantes, dudas, y cualquier intervención que demuestre su interés por la materia y su estudio continuado a lo largo del curso.
b. La actitud del alumno en el aula durante las Prácticas con ordenador, su interés por aprender los procedimientos y su destreza con éstos.   

2. Comentario de artículos (30%)

Propuestos por el profesor y/o por el alumnado. Se podrá trabajar tanto en horas presenciales en clase como en horas no presenciales. Igualmente, se valorará la capacidad del alumno para la elaboración de trabajos e informes.

3. Trabajos finales (60%)

Capacidad de análisis y de síntesis de cada alumno en las actividades propuestas por el profesorado (alineamiento de secuencias, árboles filogenéticos, análisis de trabajos científicos, trabajos en equipo, seminarios), así como la claridad en la exposición de su trabajo.

El alumno podrá solicitar un examen de los contenidos teóricos y prácticos de la materia.

El alumno podrá solicitar un examen de los contenidos teóricos y prácticos de la materia.