Course Syllabus
Obiettivi
Il genoma è il centro di informazione delle entità biologiche, siano esse virus o cellule. Ma qual è la sua origine? Nell’insegnamento verrà osservata, in modo comparato, l’architettura dei genomi attuali per comprenderne l’origine e la funzione attuale che ne deriva.
In particolare:
1) Conoscenza e Capacità di Comprensione
Al termine dell'insegnamento lo studente acquisirà conoscenze riguardo l'evoluzione dei genomi animali a partire da quelli procarioti.
2) Capacità di applicare conoscenza e comprensione
Al termine dell'insegnamento lo studente dovrà essere in grado di applicare le conoscenze acquisite a insegnamenti che prevedano tematiche relative ai genomi o percorsi di tesi che affronterà in futuro.
3) Autonomia di giudizio
Lo studente dovrà essere in grado di elaborare in modo critico quanto appreso e scegliere l’approccio più adeguato per contestualizzare l'evoluzione dei genomi animali.
4) Abilità comunicative
Alla fine dell'insegnamento lo studente saprà descrivere in modo chiaro e con proprietà di linguaggio l'evoluzione dei genomi.
5) Capacità di apprendimento
Alla fine dell'insegnamento lo studente avrà le competenze necessarie per affrontare in autonomia gli studi successivi che richiedano conoscenze di genomica, anche in chiave integrativa con insegnamenti futuri e precedenti.
Contenuti sintetici
Nell'insegnamento verranno affrontate le principali tappe evolutive che hanno portato alla comparsa della vita e dei primi sistemi informativi per arrivare agli attuali genomi degli animali.
Dei genomi attuali verranno osservati i meccanismi regolativi e le forze a cui sono sottoposti nella loro evoluzione.
Programma esteso
1) Origine della vita e dei primi contenuti informativi.
2) Definizione di genoma e sua architettura.
3) Genomi di virus, batteri, archaea ed eucarioti. Il Tree of Life.
4) Organizzazione dei genomi: il numero di cromosomi.
5) Il c-value e la natura ripetitiva dei genomi.
6) Il DNA non genico e l’evoluzione degli introni.
7) Il ruolo della duplicazione genica e genomica nell’evoluzione. Le famiglie multi-geniche.
8) dN/dS e l’utilizzo differenziale dei codoni sinonimi.
9) Gli orologi molecolari.
10) I meccanismi regolativi genomici: RNAi; epigenetica; Evo-Devo.
11) Novità evolutive ed evolvability.
Prerequisiti
Genetica; Biologia Molecolare; cenni di Evoluzione Biologica.
Modalità didattica
Nel complesso l'insegnamento consiste di 21 lezioni da 2 ore ciascuna.
La maggior parte delle lezioni, all'incirca 17 sono previste in modalità erogativa.
Idealmente 4 lezioni saranno in modalità interattiva e verranno riservate a ospiti che parleranno delle loro ricerche sull'evoluzione dei genomi o si baseranno sull'interazione con gli studenti su modelli di flipped classroom.
Materiale didattico
Le diapositive mostrate a lezione vengono fornite sulla piattaforma e-learning.
Sono citati molti lavori scientifici che devono essere usati nello studio.
Non c’è un testo di riferimento, ma possono essere utili per alcune parti:
- Evoluzione. Modelli e Processi, a cura di Marco Ferraguti e Carla Castellacci, Pearson.
- Evolution - Nicholas H. Barton, Derek E.G. Briggs, Jonathan A. Eisen, David B. Goldstein, Nipam H. Patel. Cold Spring Harbor Laboratory Press.
- S.B. Carrol, J.K. Grenier, S.D. Weatherbee. From DNA to diversity: molecular genetics and the evolution of animal design. Blackwell, 2003.
Pikaia, il portale dell'evoluzione:
GOLD, Genome Online Database:
TimeTree, the timescale of life:
Periodo di erogazione dell'insegnamento
Secondo semestre
Modalità di verifica del profitto e valutazione
Esame orale. La prova consiste in genere in 5 domande. La prime due sono rivolte alla valutazione sui concetti generali relativi all'evoluzione dei genomi animali e la loro origine. Le successive due domande riguardano invece aspetti particolari dell'evoluzione dei genomi osservati nella seconda parte delle lezioni. L'ultima domanda è infine relativa a un aspetto di ragionamento in cui viene chiesto allo studente di immaginare un progetto di ricerca in cui vengano utilizzati gli aspetti dell'insegnamento.
Non sono previste prove in itinere.
Orario di ricevimento
Su appuntamento scrivendo a maurizio.casiraghi@unimib.it
Aims
The genome is the information center of a living beings, both viruses and cells. But where does it come from? The main aim of the course is to study the genome architecture to understand their evolution and the derived functions.
In particular:
1) Knowledge and understanding
At the end of the lessons, the student will have acquired knowledge regarding the evoution of animal genomes from prokaryotic ones.
2) Applying knowledge and understanding
At the end of the lessons, the student will be able to apply the knowledge acquired to other courses involving genomics or thesis programs.
3) Making judgements
The student will be able to critically adopt the acquired knowledge and choose the most reliable approach to describe genome evolution.
4) Communication skills
At the end of the lessons, the student will be able to describe clearly, and with an adequate language the animal genome evolution.
5) Learning skills
At the end of the lessons, the student will have the necessary knowledge to deal with the next studies that will require knowledge of genomics, also using an integrative approach.
Contents
In the course we will follow the principal steps during evolution leading to the appearance of life and the first informative system up to the proper genomes.
For the actual genomes we will observe the regulative mechanisms and the selective pressures forging they structure.
Detailed program
1) Origin of life and of the first informative contents.
2) Genome definition and architecture.
3) Genomes of viruses, bacteria, archaea and eukaryotes. The Tree of Life.
4) Genome organisation: the chromosome number.
5) C-value and repetitive nature of genomes.
6) non-genic DNA and introns evolution.
7) Gene and genomic duplication in genome evolution. Multigene families.
8) dN/dS and codon bias.
9) Molecular clocks.
10) Genome regulation: RNAi, epigenetics, Evo-Devo.
11) Evolutionary novelties and evolvability.
Prerequisites
Genetics; Molecular Biology; basics in Biological Evolution.
Teaching form
There are 21 lessons of 2 hours each.
Roughly, 17 of them are frontal lessons.
I foresee to have 4 lessons in interactive way, having guests exposing their researches or asking students to assume a central role in the activities (for example, through a flipped classroom approach).
Textbook and teaching resource
Slides showed at lessons are available on the e-learning platform.
Many scientific papers are cited in the diapos. They have to be used to study.
There is not a textbook, but specific arguments are available on:
- Evoluzione. Modelli e Processi, a cura di Marco Ferraguti e Carla Castellacci, Pearson.
- Evolution. Nicholas H. Barton, Derek E.G. Briggs, Jonathan A. Eisen, David B. Goldstein, Nipam H. Patel. Cold Spring Harbor Laboratory Press.
- From DNA to diversity: molecular genetics and the evolution of animal design. S.B. Carrol, J.K. Grenier, S.D. Weatherbee. Blackwell, 2003.
Useful links:
Pikaia, the evolution portal:
GOLD, Genome Online Database:
TimeTree, the timescale of life:
Semester
Second semester
Assessment method
Oral examination. The exam consists generally in 5 questions. The first two are relative to general concepts of animal genome evolution and their origin. The following two questions are relative to specific topics of the animal genome evolution as observed in the second part of the lessons. In the last question the student has to elaborate and defend a research project based on the genome evolution.
There are not partial essays.
Office hours
On appointment; mail to: maurizio.casiraghi@unimib.it
Key information
Staff
-
Maurizio Casiraghi