ST2301 - Matematisk evolusjonær genetikk, høsten 2007

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

Beskjeder:

4.1: Sensuren. Løsningsforslag.

15.11: Siste forelesning m/oppsummering førstkommende mandag. Torsdag 13. desember blir det spørretime fra 9:15 til 15:00 i 656 i sentralbygg II.

22.10: Kopier fra Lindstrøm som omhandler løsning av differensligninger blir utdelt på dagens forelesning.

19.10: Eksamen er flyttet til 14. desember, kl. 09:00.

19.10: Resultater midtsemesterprøve.

11.10: Pensum på midtsemesterprøven førstkommende mandag er til og med det som er forelest, d.v.s. til men ikke med kap V.6 (som vi begynner på på neste forelesning). Prøven er på samme tid og sted som forelesningen på mandager, d.v.s. kl, 1015 i R4.

Vi må ha samtykke fra alle i form av underskrift på å flytte eksamen til 14. desember. De som ikke har skrevet under må stikke oppom mitt kontor i 1232, SII asap. Hvis heller ikke denne datoen skulle passe må vi om mulig finne et annet tidspunkt.

25.9: Siden eksamen viser seg å kollidere med eksamen i TBT4100 Biokjemi (som to av dere følger, delvis som del av normalt studieløp) har vi fått lov å flytte eksamenstidpunktet. Vi må derfor bli enige om et nytt tidspunkt. Dette krever imidlertid alles samtykke (underskrifter). Vi satser på å få ordnet dette på forelesningene i neste uke, så vennligst gi beskjed per e-post om uønskede/ønskede eksamenstidspunkt dersom noen ikke har tenkt å møte på forelesningene.

18.9: Kin-seleksjon (kap II.12) er nå med i pensum (det er i hvert fall forelest...)

5.9: Informasjon om leveringsfrist for øvingene er oppdatert.

16.8: Første forelesening finner sted førstkommende mandag.

Sted og tidspunkter:

Forelesninger: Mandag,
1015-1200, R4

Tirdsag, 1015-1200, G1
Øvinger: Mandag, 1515-1700, R21

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 (2007) 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):

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 1515 (lever på øvingstimen i påfølgende uke eller i øverste midtre hylle rett til venstre innenfor døren i 3. etg. i nordre lavblokk, inngang fra SII.). Gi beskjed til øvingslærer eller meg om dere vil ha spesielle øvingsoppgaver gjennomgått på forelesningene.

Forelesninger:
Øvinger:
Nr. Dato Kap.
Tema
Nr. Oppgaver
1 20.8 I.
Innledning, aseksulle populasjoner, Hardy-Weinberg loven i haploide og diploide populasjoner (I.1-I.3)
2 21.8
Multiple allel, overlappende generasjoner, forskjellige genfrekvenser i hvert kjønn (I.4-I.6).
3 27.8
Kjønnskobling, kobling, koblingsulikevekt (I.7-I.8).
4 28.8

Mappingfunksjoner.  Exercise. 9, Compl. 13.

1 Kap. I: Exercise 1, 2, 3, 4, 5. (LF)
5
3.9

Estimering av genfrekvenser, EM-algoritmen (R kode) (I.9). 
6
4.9

Estimering av koblingsulikevekt (R kode). Hypotesetesting (I.10).
2
I: Ex. 6, 7, 8, 10, Compl. 3, 16. (LF)
7 10.9 II.
Aseksuelle populasjoner (II.1-II.2)
8 11.9
Aseksuelle populasjon, kontinuerlig tid.  Seleksjon i diploide populasjoner (II.3-II.4) Forandring i genfrekvens over tid (II.5)

3 Kap I. Ex. 12, 13, 14.  Kap II. Ex. 1., Oppgave, EM-algoritmen.  (LF)
9
17.9

Over- og underdominans (II.6) Effekt av seleksjon på gjennomsnittlig relativ fitness (II.7).
10
18.9

Multiple allel (II.8)  Frekvensavhengig seleksjon i haploid modell (II.11). Kin-seleksjon (II.12)

4
Kap I. Ex. 11, Compl. 2,11 (skulle vært oppgave 10..) , Kap II. Ex. 3, 4. (LF)
11
24.9

Exercise 17, kap II (frekvensavhengig seleksjon på selvinkompatibilitetslocus hos planter) (R kode).
12
25.9


III.
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
1.10

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


14
2.10 IV.
IV.1-IV.3.  Effekt av migrasjon på genfrekvenser, Wahlund-effekten, migrasjon og koblingsulikevekt.

6
Kap II. Ex. 10, 11.  Kap III. Ex. 1,3. (LF, del 2)
15
8.10

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

IV.9, IV.11, IV.12, Migrasjon-seleksjonsbalanse i symmetrisk to-populasjonsmodell.  Gradienter (clines). Bølgefronter.  V.1-V.5.  Identitet i opphav (identity by descent), beregning av innavlskoeffisienter fra kjente stamtre for autosomale og kjønnskoblede loci.





7
Kap II. Compl. 9 (Ny) Kap III. Ex. 3, 4, 7. Compl. 8, 11.  (LF)







15.10

Midtsemesterprøve



16 16.10 V.6, V.8, V.9.  Slektskapskoeffisienter, slektskapsmatriser. Løsning av homogene og inhomogene differensligninger.
17
22.10
V. V.7. Genotypefrekvenser ved innavl og kobling.  V. 9-V.12. Gjentatt  parring mellom beslektede individer.
18
23.10

V. 13. Innavl og fitness.  VI. Endelig populasjonsstørrelse.  V.1-V.2.


8
Kap IV: Ex. 1, 2, 3, 5, Compl 2. Kap. V: Ex. 2.  Ekstra oppgave(LF)
19
29.10

...
20
30.10
VI.
...
9
Kap V: Ex. 1, 4, 5, 6, Compl. 7.  Kongeoppgave.  (LF)
21
5.11

V.3-V.5.  Genetisk drift.  Effektiv populasjonsstørrelse.
22
6.11

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
12.11
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.


24
13.11

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)



25 19.11
Oppsummering
12
Kap VII: 4, Kap IX: Ex. 1, 2, 5, 12, 13, 14 (14 viser til oppgave 12 og 13).  Compl 9. (LF)




29.11

Eksamen



Eksamen:

Torsdag 29. 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.
Eksamen, høst 2006: OppgaverLøsningsforslag.
Midterm, høst 2007: Oppgaver.
Eksamen, høst 2007: 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.  Vitenskapelige artikler som ligger på åpent tilgjengelig på nettet kan også finnes ved hjelp av scholar.google.com. 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.