Введение в молекулярную эволюцию

2025/2026

Статус: Маго-лего

Кто читает: Базовая кафедра Института биоорганической химии им. академиков М.М. Шемякина и Ю.А. Овчинникова РАН

Где читается: Факультет биологии и биотехнологии

Охват аудитории: для своего кампуса

Язык: русский

Кредиты: 3

Контактные часы: 26

Дополнительные материалы в LMS Задать вопрос

Аннотация

Курс «Введение в молекулярную эволюцию» знакомит студентов с современными подходами к изучению эволюции на молекулярном уровне — от истории идей до анализа геномных данных. Рассматриваются базовые алгоритмы выравнивания и филогенетики, происхождение жизни и человека, а также приложения эволюционного анализа в медицине и генетике.

Цель освоения дисциплины

Дать студентам системное понимание молекулярных механизмов эволюции и их роли в биологии и медицине.
Обучить практическим навыкам: попарные и множественные выравнивания, построение и интерпретация филогенетических деревьев, работа с базами данных (NCBI, Uniprot, ClinVar, gnomAD) и геномными браузерами (UCSC).
Научить интегрировать эволюционные данные (консервативность, дупликации, горизонтальные переносы) в интерпретацию клинических вариантов и биологических гипотез.
Формировать критическое мышление относительно ограничений и неопределённостей эволюционных реконструкций.

Планируемые результаты обучения

Обучающийся анализирует молекулярные мутации и интерпретирует эволюционные механизмы. Классифицирует типы мутаций, объясняет их функциональные последствия, отличает нейтральные, вредные и адаптивные изменения на основе консервативности и структуры белка. Объясняет действие разных типов отбора, влияние размера популяции на эффективность отбора, распознает эволюционные паттерны в последовательностях и геномах.
Объясняет действие разных типов отбора, влияние размера популяции на эффективность отбора, распознает эволюционные паттерны в последовательностях и геномах.
Самостоятельно выполняет анализ последовательностей
Отличает нейтральные, вредные и адаптивные изменения на основе консервативности и структуры белка
Выполняет анализ последовательностей: получает данные, строит выравнивания и деревья, интерпретирует результаты и формулирует биологические выводы для анализа функций генов, прогнозирования значимости мутаций и восстановления эволюционной истории.
Применяет эволюционные методы к реальным биомедицинским задачам
Объясняет, как клональная эволюция опухолей, соматическая гипермутация B-клеток, горизонтальный перенос генов и эволюция вирусов формируют биомедицинские феномены
Понимает роль микроэволюции в иммунитете, раке, патогенах и антибиотикорезистентности.
Оценивать ограничения молекулярной эволюции и сравнительной геномики
Понимает проблемы неконгруэнтности деревьев генов, роль горизонтальных переносов, гибридизации и рекомбинации, а также методологию поиска LUCA и интерпретацию глубоких филогений
Анализирует последовательности, строит выравнивания и деревья, интерпретирует результаты и формулирует биологические выводы для анализа функций генов, прогнозирования значимости мутаций и восстановления эволюционной истории.
Получает данные, строит выравнивания и деревья, интерпретирует результаты и формулирует биологические выводы для анализа функций генов
Использует ClinVar, gnomAD, UCSC Genome Browser для поиска, фильтрации и оценки наследственных вариантов, связывает частоты аллелей и патогенность с эволюционной логикой
Оценивает ограничения молекулярной эволюции и сравнительной геномики

Содержание учебной дисциплины

Основы молекулярной эволюции: мутации, консервативность и функциональная значимость
Естественный отбор: типы, эффекты и молекулярные паттерны
Эффективность отбора и размер популяции
Механизмы изменения белков и геномов: дупликации, домены и новая функция
Выравнивания последовательностей
Типы гомологии и практическая филогенетика
Построение и интерпретация филогенетических деревьев
Горизонтальный перенос генов и эгоистичные элементы генома
Эволюция иммунной системы: B-клетки как модель молекулярного дарвинизма
Рак как эволюционный процесс
Эволюция болезней и молекулярные часы
Медицинские базы данных: UCSC, ClinVar, gnomAD
Сравнительная геномика, LUCA и ограничения эволюционной науки

Элементы контроля

Домашнее задание
Домашнее задание 2
Мини-проект по анализу эволюции гена / набора клинических вариантов

Промежуточная аттестация

2025/2026 4th module
0.3 * Домашнее задание + 0.2 * Домашнее задание 2 + 0.5 * Мини-проект по анализу эволюции гена / набора клинических вариантов

Список литературы

Авторы

Яхина Мария Рафаиловна
Слободова Наталья Валерьевна

Программа дисциплины