ST2301 - Matematisk evolusjonær genetikk, høsten 2006

Faglærer: Førsteamanuensis Jarle Tufto
Øvingslærer: Yngvild Vindenes (vindenes (at) stud ntnu no)

Beskjeder:

8.1: Sensuren
30.11: Jeg er tilgjengelig for spørsmål i morgen fredag etter kl. 12, og mandag og tirsdag i neste uke.
17.11: Forelesningsplanen er litt oppdatert.  Vi tar sikte på å avslutte 22.11.  Spørretime tirsdag 5.12.
1.11: Kopier av sider fra Tom Lindstrøms kalkulusbok som omhandler differensligninger blir delt ut på dagens forelesning og kan også fås på mitt kontor (rom 1232 i SII).
3.10: Vi legger inntil videre opp kurset som lesekurs i uke 41 og 42 da jeg er forhindret fra å skrive på tavla.  Dette innebærer at dere leser stoffet på egenhånd og at vi diskuterer stoffet (jeg svarer på/stiller spørsmål) på tirsdag og eventuellt onsdag (samme tid og sted).
21.9: Darwin - Falsk profet?
6.9: Vi har flyttet onsdagsforelesningen et kvarter for å unngå kollisjon med medisinsk statistikk.
14.8: Første forelesning finner sted tirsdag 22. august, 1015-1200 i R73.

Sted og tidspunkter:

Forelesninger: Tirsdag,
1015-1200, R73

Onsdag, 1430-1615, R21
Øvinger: Torsdag, 1015-1200, R73

Om kurset:

Kurset bygger på ST0101 Brukerkurs i sannsynlighetsregning og ST0202 Brukerkurs i statistikk, brukerkursene i matematikk og MOL4010 Molekylærbiologi for teknologer eller tilsvarende. Kurset inngår i bachelorprogrammet i biomatematikk men vil også kunne være interessant for biologer og andre som ønsker en mer inngående innføring i matematiske modeller som brukes i populasjonsgenetikk og evolusjonsbiologi. Det legges ved på å utvikle studentenes ferdigheter i å gjennomføre ressonementer ved hjelp av matematiske modeller.

Kursmateriell:

Vi kommer til å bruke (deler av) denne: Joe Felsenstein (2005) Theoretical Evolutionary Genetics. Innbundete kopier av denne kan kjøpes (til selvkost etter avtale med forfatteren) på mitt kontor (1232 i SII) for 130kr. Boka kan lastes ned fra nettet i pdf format under visse betingelser (2.7MB, 393 sider). Dette anbefales dersom du ønsker å se nærmere på det konkrete innholdet i kurset før kurset starter. 

Norsk ordliste i pdf-format over noen av begrepene vi trenger i dette kurset. Sist oppdatert 29.11.2004

En større ordliste på web.

Forelesninger, øvinger og pensum (foreløpig):

Forelesninger:
Øvinger:
Nr. Dato Kap.
Tema
Nr. Oppgaver
1 22.8 I.
Innledning, aseksulle populasjoner, Hardy-Weinberg loven i haploide og diploide populasjoner (I.1-I.3)
2 23.8
Multiple allel, overlappende generasjoner, forskjellige genfrekvenser i hvert kjønn (I.4-I.6).
3 29.8
Kjønnskobling, kobling, koblingsulikevekt (I.7-I.8).
4 30.8

Mappingfunksjoner.  Exercise. 9, Compl. 13.

1 Kap. I: Exercise 1, 2, 3, 4, 5. (LF)
5
5.9

Estimering av genfrekvenser, EM-algoritmen (R kode) (I.9). 
6
6.9

Estimering av koblingsulikevekt (R kode). Hypotesetesting (I.10).
2
I: Ex. 6, 7, 8, 10, Compl. 3, 16. (LF)
7 12.9 II.
Aseksuelle populasjoner (II.1-II.2)
8 13.9
Aseksuelle populasjon, kontinuerlig tid.  Seleksjon i diploide populasjoner (II.3-II.4)

3 Kap I. Ex. 12, 13, 14.  Kap II. Ex. 1., Oppgave, EM-algoritmen.  (LF)
9
19.9

Forandring i genfrekvens over tid (II.5)
10
20.9

Over- og underdominans (II.6)

4
Kap I. Ex. 11, Compl. 2, 11 (skulle vært oppgave 10..) , Kap II. Ex. 3, 4. (LF)
11
26.9

Effekt av seleksjon på gjennomsnittlig relativ fitness (II.7).  Multiple allel (II.8)  Frekvensavhengig seleksjon i haploid modell (II.11).
12
27.9


III.
Exercise 17, kap II (frekvensavhengig seleksjon på selvinkompatibilitetslocus hos planter) (R kode). III. Endring i genfrekvens som følge av mutasjon, mutasjons-seleksjons-balanse (III.1-III-4).

5
Kap II. Ex. 6, 7, 9.  Compl. 4. (LF)
13
10.10

III.5-III.8. Mutasjons-seleksjons-balanse for recessive og delvis dominant gener.  Mutational load.  Effekter på koblingslikevekt, H-W-likevekt.


14

IV.
IV.1-IV.3.  Effekt av migrasjon på genfrekvenser, Wahlund-effekten, migrasjon og koblingsulikevekt.  Les hit innen 10.10

6
Kap II. Ex. 10, 11.  Kap III. Ex. 1,3. (LF, del 2)
15
17.10

IV.5-IV.8.  Øymodeller, generell migrasjonsmatrisemodell. Seleksjon og migrasjon.
16


IV.9, IV.11, IV.12, Migrasjon-seleksjonsbalanse i symmetrisk to-populasjonsmodell.  Gradienter (clines). Les hit innen 17.10
7
Kap II. Compl. 9 (Ny) Kap III. Ex. 3, 4, 7. Compl. 8, 11.  (LF)








24.10

Midtsemesterprøve



17
31.10
V. Bølgefronter.  V.1-V.5.  Identitet i opphav (identity by descent), beregning av innavlskoeffisienter fra kjente stamtre for autosomale og kjønnskoblede loci.
18
1.11

V.6, V.8, V.9.  Slektskapskoeffisienter, slektskapsmatriser. Løsning av homogene og inhomogene differensligninger.
8
Kap IV: Ex. 1, 2, 3, 5, Compl 2. Kap. V: Ex. 2.  Ekstra oppgave(LF)
19
7.11

V.7. Genotypefrekvenser ved innavl og kobling.  V. 9-V.12. Gjentatt  parring mellom beslektede individer.
20
8.11
VI.
V. 13. Innavl og fitness.  VI. Endelig populasjonsstørrelse.  V.1-V.2.

9
Kap V: Ex. 1, 4, 5, 6, Compl. 7.  Kongeoppgave.  (LF)
21
14.11

V.3-V.5.  Genetisk drift.  Effektiv populasjonsstørrelse.
22
15.11

V.5-V.6. Effektiv populasjonstørrelse til populasjon med to kjønn,  fluktuerende populasjonsstørrelse, og ekstra varians i antall avkom (side 209 tas ikke med).  VII.4  Drift-migrasjonsbalanse.
10
Kap VI: Ex. 1, 4. Kap V: 8, 9.  Kap I: Compl. 14 (ikke 15). (LF)
23
21.11
IX. Kvantitative karakterer.  IX.1-IX.3.  Effekt av innavl.  IX.4-IX.5. Dekomposisjon av genotypiske verdier.  Additiv og dominans-varians. Kovarians mellom slektninger.I


24
22.11

X.6-IX.9 Estimering av varianskomponenter.  Respons til seleksjon fram til "effects at a single locus".  Oppsummering og eksamenstips

11
Kap VI: Ex. 2, 5, 7, 10, 11, 12. (LF)









12
Kap VII: 4, Kap IX: Ex. 1, 2, 5, 12, 13, 14 (14 viser til oppgave 12 og 13).  Compl 9. (LF)








8.12

Eksamen



De delkapitlene som blir forelest i tillegg til øvingene vil være pensum.

6 av 12 øvinger må være godkjent for å kunne gå opp til eksamen. Det er viktig å regne på øvingene parallelt med forelesningene fram mot øvingstimen. Leveringsfristen på øvingene blir mandag 1400 (i hylle i 3. etg. i nordre lavblokk, inngang fra SII). Gi beskjed til øvingslærer eller meg om dere vil ha spesielle øvingsoppgaver gjennomgått på forelesningene.

Eksamen:

Torsdag 8. desember. 4 timer skriftlig. Alle trykte og skrevne hjelpemidler samt kalkulator blir tillatt.

Oppgavene vil ha omkring samme form som på øvingene (regneoppgaver). Vær oppmerksom på at det normalt ikke trekkes for følgefeil (feil i en deloppgave som følge av feil i foregående deloppgave) så lenge det ellers er regnet riktig. Svar skal begrunnes blant annet fordi det da vil kunne gis en del uttelling for selve begrunnelsen ved mindre regnefeil. Skriv gjerne med blyant.

Spørretime.  Se over.

Gamle eksamensoppgaver:
Midterm, høst 2004: OppgaverLøsningsforslag.
Eksamen, høst 2004: Oppgaver. Løsningsforslag.
Midterm, høst 2005: OppgaverLøsningsforslag.
Eksamen, høst 2005: OppgaverLøsningsforslag.
Midterm, høst 2006: OppgaverLøsningsforslag.

Ymse:

For de som vil snuse på orginalliteraturen er mye av den eldre literaturen tilgjengelig på www.jstor.org, f.eks. matematikeren G. H. Hardy's  eneste(?) arbeid innen "anvendt matematikk", en artikkel i Science i 1908.  Mange journaler er tilgjengelige elektronisk via tidskrift søk på bibsys (f.eks. journaler som Genetics, Evolution, American Naturalist).  Hvis man vil søke etter tidskriftartikler som omhandler bestemte tema (f.eks. "inbreeding depression AND human*" ) kan man gjøre dette på isiknowledge.com.  Ved mange treff er et tips å velge "sort by" lik "times cited".  Jstor og ISI er bare tilgjengelig fra ntnu.no-domenet eller via proxy-server.  Noen kjente evolusjonsbiologer og populasjonsgenetikere er Darwin, Fisher (også en ikke helt ukjent statistiker), Wright, og Haldane.  Begrepet varians ble introdusert i 1918 i denne nokså uleselige artikkelen skrevet av Fisher.  De som liker å regne ut sannsynligheter for identity by descent kan ta en titt på slektstreet til den britiske kongefamilien.