Рабочая программа дисциплины Эволюционное учение

ФГАОУ ВО "Новосибирский национальный
исследовательский государственный университет"

Факультет естественных наук

                                                                               УТВЕРЖДАЮ

Декан ФЕН НГУ, профессор

_______________

«29» августа 2014 г.

Рабочая программа дисциплины

Эволюционное учение

Направление подготовки

Биология 020400

Профиль подготовки

Квалификация (степень) выпускника

Бакалавр

Форма обучения

Очная

Новосибирск 2014

Аннотация рабочей программы

Дисциплина « Эволюционное учение» является частью ООП по направлению подготовки «Биология», профиль «Биология». Дисциплина реализуется на факультете естественных наук Национального исследовательского университета Новосибирский государственный университет кафедрой цитологии и генетики ФЕН НГУ.

Содержание дисциплины охватывает широкий круг вопросов, связанных с эволюцией живых организмов на Земле, и включает в себя знакомство с основными эволюционными теориями, анализ свидетельств биологической эволюции на Земле, сравнительный анализ биологических структур, процессов и систем в эволюционном аспекте, изучение основных принципов популяционной и эволюционной генетики, применение этих принципов для понимания истории развития жизни на Земле и анализа структуры и функции современных организмов.

Дисциплина нацелена на формирование общекультурных компетенций ОК-3, ОК-4  общепрофессиональных компетенций ПК-7 выпускника.

Преподавание дисциплины предусматривает следующие формы организации учебного процесса: 30 ч. - лекции, 1  коллоквиум, 42 ч. - самостоятельная работа студента.

Программой дисциплины предусмотрены следующие виды контроля: промежуточный контроль в форме коллоквиума и рубежный контроль в форме экзамена.

Общая трудоемкость дисциплины составляет 2 зачетные единиц, 72 академических часа.

1. Цели освоения дисциплины

Основной целью освоения дисциплины является формирование у студентов современного научного эволюционного мировоззрения. Как справедливо заметил классик эволюционной биологии Ф. Добжанский «Ни что в биологии не имеет смысла вне понятий эволюции».

Для достижения поставленной цели выделяются задачи курса: Изложение истории эволюционной биологии. Знакомство с основными эволюционными теориями. Анализ свидетельств биологической эволюции на Земле. Сравнительный анализ биологических структур, процессов и систем в эволюционном аспекте. Изучение основных принципов популяционной и эволюционной генетики. Применение этих принципов для понимания истории развития жизни на Земле и анализа структуры и функции современных организмов.

Важнейшей задачей курса является освоение студентами эволюционного мышления, понимание того, что все свойства и признаки современных организмов, включая человека, являются результатом длительной эволюции, происходившей на основе естественного отбора различные наследственных вариантов в постоянно меняющихся условиях внешней среди и во взаимодействии с другими организмами.

Курс сочетает глубокое изучение классических работ в области эволюционной биологии, с преставлением современного состояния и проблем в биологии, с учетом последних достижений палеонтологии и археологии, ботаники и зоологии, систематики и экологии, молекулярной и клеточной биологии, биологии развития и физиологии, общей, популяционной и эволюционной генетики, биоинформатики. От подобных курсов в России настоящий курс отличает комплексный подход к изучению эволюционного процесса и эволюции биологических систем, с акцентом на молекулярные, цитологические и генетические аспекты эволюции.

2. Место дисциплины в структуре ООП бакалавриата

Дисциплина «Эволюционное учение» входит в базовую частью профессионального цикла,  ООП по направлению подготовки «Биология».

Дисциплина «Эволюционное учение» опирается на следующие дисциплины данной ООП:

Зоология беспозвоночных (разнообразие  животных). Зоология позвоночных (разнообразие животных) Ботаника (разнообразие растений и грибов). Цитология (знание механизмов митоза и мейоза, структуры и функции хромосом, структурной организации клеточных процессов ); Молекулярная биология (молекулярные механизмы реализации генетической информации, репликации, репарации ); Эмбриология (эмбриональное развитие насекомых и млекопитающих) Генетика (знание структуры и функции генома и основных генетических процессов: мутационного и  рекомбинационного, основ генетики популяций). Физиология

Результаты освоения дисциплины «Эволюционное учение» используются в следующих дисциплинах данной ООП:

Генетика популяций; Дисциплины профиля  «Генетика» и «Биология клетки»:

Генетика развития Генетика человека

3. Компетенции обучающегося, формируемые в результате освоения дисциплины «Эволюционное учение»:

общекультурные компетенции: ОК-3, ОК-4; профессиональные компетенции: ПК-4, ПК-5, ПК-6, ПК-7, ПК-8, ПК-10, ПК-11.

В результате освоения дисциплины обучающийся должен:

иметь современные представление об эволюционной биологии - эволюции биологических структур, процессов и систем; знать основные принципы популяционной и эволюционной генетики; уметь применять эти принципы для решения проблем, с которыми он столкнется в своей области исследования: клеточной и молекулярной биологии, генетике, физиологии, медицине, экологии; уметь аргументировано представлять научную биологическую информацию, отстаивать свою точку зрения и критически ее оценивать.

4. Структура и содержание дисциплины

Структура дисциплины традиционна: лекции и самостоятельная работа студента. Текущий контроль — коллоквиум, рубежный контроль - экзамен. Общая трудоемкость дисциплины составляет 1,3 зачетные единицы, 48 часов.

№ п/п	Раздел дисциплины	Семестр	Неделя  семестра	Виды учебной работы, включая самостоятельную работу студентов и трудоемкость (в часах)	Формы текущего контроля успеваемости (по неделям семестра) Форма промежуточной аттестации (по семестрам)
Лекция	Лабор. работа	Самост. работа	Контр. работа	Зачет
Введение. Исторический обзор.	6	1	2	1
Свидетельства эволюции. Геохронология и этапы эволюции жизни на Земле.	6	2	2	1
Теории эволюции. Дарвинизм и синтетическая теория эволюции.	6	3	2	2
Наследственность и изменчивость.. Мутации и рекомбинационный процесс.	6	4-5	4	2
Гены в популяциях. Эволюция генома. Генотип, геном, генофонд	6	6-7	4	2
Естественный отбор. Формы отбора.	6	8-9	4	2
Видообразование. Типы и механизмы видообразования.	6	10-11	4	2
Ключевые этапы эволюции органического мира.	6	12-13	4	2
Систематика и филогения. Динамика видового состава в эволюции	6	14	4	1
Происхождение и эволюция человека.	6	15-16	4	2
Итого по курсу	16	32	16

Образовательные технологии

Используется традиционная система лекций с текущим контролем в виде коллоквиума.

6. Учебно-методическое обеспечение самостоятельной работы студентов. Оценочные средства для текущего контроля успеваемости, промежуточной аттестации по итогам освоения дисциплины

       

Коллоквиум №1

Свидетельства эволюции: палеонтологические, биогеографические, сравнительно-анатомические, эмбриологические, генетические.

Исторический обзор. До Дарвина: Эразм Дарвин, Ж. Кювье, . Чарльз Дарвин. Жизнь и труды. «Происхождение видов» - структура и логика книги. После Дарвина: неодарвинизм; антидарвиновские теории – неоламаркизм, ортогенез, мутационизм, номогенез. Возникновение и развитие синтетической теории эволюции.

Изменчивость.

Организация генома. Уникальные и повторенные последовательности. Структура и функция уникальных генов. Роль регуляторных элементов. Мобильные генетические элементы.

Наследственная и ненаследственная изменчивость: норма реакции, пенетрантность и экспрессивность. Генетика количественных признаков. Коэффициент наследуемости. Методы оценки коэффициента наследуемости.

Типы мутаций и их частоты и особенности проявления. Закон гомологических рядов.

Рекомбинация и половой процесс. Эволюционный смысл рекомбинации. Кратковременные и долговременные преимущества рекомбинации. Репарационная гипотеза. Храповик Меллера. Конкуренция сибсов. Гипотеза Красной Королевы.

Гены в популяциях

Частоты генотипов и генов, равновесные популяции и уравнение Харди. Закон Пирсона.

Факторы эволюции – факторы, нарушающие равновесие Харди: отбор, мутации, миграции, ассортативное скрещивание, инбридинг, мейотический драйв.

Дрейф генов. Теория нейтральной эволюции. Теория молекулярных часов.

Типы полиморфизма: нейтральный, переходный, сбалансированный.

Задание к коллоквиуму 1.

Студенты должны написать научно-популярную статью о современном состоянии эволюционной биологии на основе анализа одной (по выбору студента) из глав книги Ч. Дарвина «Происхождение видов».

В этой статье должны быть изложены взгляды Дарвина на проблему, обсуждаемую в данной главе, например: механизмы и последствия доместикации (глава 1) , источники изменчивости в природных популяциях (глава 2),  биогеографические свидетельства эволюции (главы 12-13) и современное состояние этой проблемы.

Объем статьи не менее 6 и не более 10  страниц в формате Arial 12, интервал 1.5.

Статьи должны быть отправлены по электронной почте за неделю до коллоквиума.

Статьи проверяются на плагиат и работы, содержащие плагиат (вне зависимости от его объема) не зачитываются.

Все статьи выкладываются в открытый доступ на сайте «Происхождение видов глазами студентов».

https://sites. /site/darwinupdated/home

При оценке учитывается знание книги Дарвина и современного состояния  эволюционной биологии, а так же качество изложения материала – его научность, доступность для понимания неспециалистами, увлекательность, оригинальность формы, литературный стиль.

Коллоквиум №2

Борьба за существование.

Геометрическая прогрессия размножения. Избирательная и неизбирательная элиминация. Понятие приспособленности. Конкуренция и кооперация. Внутри - и межвидовая борьба.

Естественный отбор

Движущий отбор. Коэффициент отбора и ответ на отбор. Кумулятивное и постепенное действие отбора. Natura non facit saltum. Возникновение и совершенствование адаптаций в результате движущего отбора.

Стабилизирующий отбор: накопление генетической изменчивости, мобилизационный резерв наследственной изменчивости. Возникновение и совершенствование адаптаций в результате стабилизирующего отбора.

Дизруптивный отбор: возможность видообразования на основе дизруптивного отбора.

Частотно - и плотностно-зависимый отбор.

Половой отбор: понятие приспособленности в контексте полового отбора. Механизмы полового отбора.

Отбор родственников: расширенная приспособленность. Гипотеза эгоистичного гена. Родственный альтруизм. Реципрокный альтруизм. Дилемма узника и возникновение кооперации.

Видообразование

Концепции и определения вида. Критерии вида. Популяционная структура видов. Вид как генетическое единство. Изолирующие механизмы, механизмы их формирования.

Аллопатрическое видообразование. Географические и экологические границы распространения видов. Перипатрическое видообразование.

Симпатрическое видообразование. Причины симпатрии близко родственных видов. Экологическая дифференциация и поток генов. Роль хромосомных перестроек в видообразовании. Роль дизруптивного отбора. Парапатрическое видообразование.

Систематика и филогения. Гомологичные и аналогичные признаки. Дивергенция, конвергенция и параллелизм. Молекулярные деревья. Реконструкция филогении по молекулярным и морфологическим данным.

Происхождение и эволюция человека: палеонтологические данные, молекулярная филогения. Механизмы антропогенеза. Последовательность расселения популяций людей из Африки. Роль доместикации в возникновении и развитии цивилизаций. Генетическая гетерогенность и видовое единство современного человечества. Дарвиновская медицина.

Социобиология и эволюционная психология. Биологическая и культурная эволюция.  Применение методов и подходов эволюционной биологии для анализа поведения человека и эволюции культуры. Мимы как единицы культурной эволюции. Эволюция языков и социальных структур. Возникновение и эволюция религиозных культов. Эволюция искусства, литературы  и науки.

Вопросы к экзамену

Палеонтологические свидетельства эволюции Борьба за существование. Геометрическая прогрессия размножения. Избирательная и неизбирательная элиминация. Биогеографические свидетельства эволюции Понятие приспособленности. Конкуренция и кооперация. Внутри - и межвидовая борьба. Сравнительно-анатомические и эмбриологические свидетельства эволюции Гипотеза Красной Королевы. Взаимоотношения паразит-хозяин, хищник-жертва. Коэволюция и коадаптация Генетические свидетельства эволюции Движущий отбор. Понятие приспособленности. Фундаментальная теорема естественного отбора. Коэффициент отбора и ответ на отбор. Кумулятивное и постепенное действие отбора Эволюционная теория как основа современной биологии Примеры движущего отбора в природе и при доместикации. Возникновение и совершенствование адаптаций в результате движущего отбора. Эволюционная теория до Дарвина: Эразм Дарвин, Ж. Кювье, . Начальные и переходные стадии формирования адаптаций. Относительность и несовершенство адаптаций. Генетические и средовые ограничения эффективности адаптаций Чарльз Дарвин. Жизнь и труды. «Происхождение видов» - структура и логика книги. Стабилизирующий отбор: норма реакции и адаптивная норма, накопление генетической изменчивости, мобилизационный резерв наследственной изменчивости. Возникновение и развитие синтетической теории эволюции. Возникновение и совершенствование адаптаций в результате стабилизирующего отбора. Коадаптивные генные комплексы. Автономизация онтогенеза. Организация генома. Уникальные и повторенные последовательности. Структура и функция уникальных генов. Роль регуляторных элементов. Мобильные генетические элементы. Дизруптивный отбор: условия, при которых он действует, его возможные результаты. Возможность видообразования на основе дизруптивного отбора Наследственная и ненаследственная изменчивость: норма реакции, пенетрантность и экспрессивность. Частотно-зависимый отбор. Возникновение и поддержание полиморфизма за счет этой формы отбора Генетика количественных признаков. Коэффициент наследуемости. Методы оценки коэффициента наследуемости. Половой отбор: понятие приспособленности в контексте полового отбора. Возникновение и роль полового диморфизма в эволюции. Стратегии самцов и самок Типы мутаций и их частоты,  особенности проявления и роль в эволюции. Механизмы полового отбора. Гипотеза гандикапа. Гипотеза привлекательных сыновей. Гипотеза врожденных сенсорных предпочтений Рекомбинация и половой процесс. Эволюционный смысл рекомбинации Кратковременные и долговременные преимущества рекомбинации. Отбор родственников: расширенная приспособленность. Гипотеза эгоистичного гена. Возникновение и поддержание альтруизма. Родственный альтруизм. Возникновение и эволюционный смысл рекомбинации. Репарационная гипотеза. Храповик Меллера. Конкуренция сибсов. Гипотеза Красной Королевы. Реципрокный альтруизм. Дилемма узника и возникновение кооперации Частоты генотипов и генов, равновесные популяции и уравнение Харди. Закон Пирсона. Концепции и определения вида. Критерии вида. Популяционная структура видов. Вид как генетическое единство Мутации как фактор эволюции Изолирующие механизмы и пути их формирования. Модель Добжанского-Меллера. Правило Холдейна. Миграции и изоляция как факторы эволюции Социобиология и эволюционная психология. Ассортативное скрещивание как фактор эволюции Перипатрическое видообразование. Генетические особенности центральных и периферических  популяций Мейотический драйв как фактор эволюции Симпатрическое видообразование. Причины симпатрии близко родственных видов. Скопления видов в озерах (Байкал, Виктория, Малави). Вторичная и первичная симпатрия. Экологическая дифференциация и поток генов. Роль хромосомных перестроек в видообразовании. Роль дизруптивного отбора. Дрейф генов как фактор эволюции. Систематика и филогения. Гомологичные и аналогичные признаки. Дивергенция, конвергенция и параллелизм. Типы полиморфизма: нейтральный, переходный, сбалансированный. Происхождение и эволюция человека: палеонтологические данные, молекулярная филогения. Механизмы антропогенеза. Дрейф генов как фактор эволюции. Последовательность расселения популяций людей из Африки. Роль доместикации в возникновении и развитии цивилизаций. Генетика количественных признаков. Коэффициент наследуемости. Методы оценки коэффициента наследуемости. Биологическая и культурная эволюция. Рекомбинация и половой процесс. Эволюционный смысл рекомбинации Кратковременные и долговременные преимущества рекомбинации. Генетическая гетерогенность и видовое единство современного человечества. Несостоятельность расизма и евгеники.

7. Учебно-методическое и информационное обеспечение дисциплины

а) основная литература:

ведение в популяционную и эволюционную генетику. М.: Мир. 1984.

Кайгер Дж. Современная генетика. Том 3. М.: Мир. 1988.

роисхождение видов путем естественного отбора. М.: Наука 2001.

гоистичный ген. М.: .: Мир 1993.

Ф. Хедрик “Генетика популяций”. М: Техносфера 2003

, Эволюционное учение. М.: Высшая школа. 2006.

б) дополнительная литература:

.Эволюционный процесс. М.: М.: 1991.

ог как иллюзия. М. 2006

Даймонд Дж.  Ружья, микробы и сталь М.: 2009

История Земли и жизни на ней. М.:  2000.

. Эволюция жизни. М: 2001.

. Аксиомы биологии. М: 1982.

.  Теория эволюции. М: 2005.

в) программное обеспечение и Интернет-ресурсы:

EvoTutor - learning through interactive simulation. www. evotutor. org/

Blind Watchmaker Applet. http://www. phy. syr. edu/courses/mirror/biomorph/

Ричард Докинз. Слепой часовщик. http://evolbiol. ru/blind/bw. html

Проблемы эволюции. http://evolbiol. ru/index. html

Чарлз Дарвин. http://charles-darwin. narod. ru/

Эволюция – пути и механизмы. http://evolution2.narod. ru/

Теория эволюции как она есть. http://evolution. powernet. ru/

Происхождение видов глазами студентов. https://sites. /site/darwinupdated/home

8. Материально-техническое обеспечение дисциплины

Ноутбук, медиа-проектор, экран. Программное обеспечение для демонстрации слайд-презентаций.

Программа составлена в соответствии с требованиями ФГОС ВПО с учетом рекомендаций и ПрООП ВПО по направлению «Биология».

                                                        ,

доктор биол. наук, профессор КЦГ ФЕН НГУ, зав. лаб.  ИЦиГ СО РАН

Программа рассмотрена и одобрена на заседании кафедры цитологии и генетики ФЕН НГУ

от « 29_» августа 2014 года, протокол № _4___

Секретарь кафедры к. б.н. ______________________