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Oggetto:
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Principi e applicazioni di Biologia Evoluzionistica

Oggetto:

Principles and applications of Evolutionary biology

Oggetto:

Anno accademico 2019/2020

Codice attività didattica
MFN1484
Docente
Prof. Sergio Castellano
Corso di studio
Laurea Magistrale in Scienze e Gestione Sostenibile dei Sistemi Naturali
Anno
1° anno
Periodo
Da definire
Tipologia
Caratterizzante
Crediti/Valenza
8
SSD attività didattica
BIO/05 - zoologia
Erogazione
Tradizionale
Lingua
Italiano
Frequenza
Lezioni facoltative e esercitazioni obbligatorie
Tipologia esame
Orale
Prerequisiti
Nessuno
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Sommario insegnamento

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Obiettivi formativi

L'insegnamento concorre alla realizzazione dei seguenti obiettivi formativi del corso di laurea in Scienze e gestione sostenibile dei sistemi naturali:

  • acquisizione di conoscenze generali e approfondite relative a: (i) processi che guidano il cambiamento evolutivo degli organismi e dell'ambiente; (ii) meccanismi adattativi a livello di organismo e di popolazione;

  • acquisizione di competenze specifiche per quantificare e monitorare nel tempo la biodiversità ai livelli di popolazione, di specie e di gruppi di specie.

Inoltre, l'insegnamento si propone di approfondire le dinamiche dei processi e dei meccanismi del cambiamento evolutivo con particolare enfasi ai processi micro-evolutivi e ai loro risvolti applicativi in diversi settori dell'attività umana (nel campo della conservazione, della gestione delle risorse naturali, in campo medico).

Teaching contributes to the following training objectives of the master course:

The acquisition of general and in-depth knowledge of: (i) the processes that drive evolution of the organisms in their habitats; (ii) the adaptive mechanisms at the organismic and population levels;

The acquisition of specific expertise to describe quantitatively and to monitor the biodiversity at the population, species and groups-of-species levels;

Moreover, the course aims at providing an in-depth knowledge of micro-evolutionary processes and mechanisms and their applicative implications in several aspects of human activity (i.e. conservation, management of natural resources, medicine).

 

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Risultati dell'apprendimento attesi

CONOSCENZA E CAPACITÀ DI COMPRENSIONE

A completamento dell'insegnamento, lo studente:

  • conoscerà i principali processi, meccanismi e concetti della biologia evoluzionistica;

  • conoscerà le principali teorie e ipotesi evolutive, nonché gli approcci empirici per testare queste ipotesi;

  • sarà introdotto all'impiego del metodo comparativo e sperimentale per testare ipotesi adattative;

  • saprà inquadrare in una prospettiva evolutiva problematiche ecologico-ambientali di conservazione e gestione della biodiversità.


CAPACITÀ DI APPLICARE CONOSCENZA E COMPRENSIONE

Al termine dell'insegnamento, lo studente sarà in grado di:

  • applicare i concetti ed i principi della teoria evoluzionistica per affrontare questioni evolutive sia teoriche che empiriche;

  • analizzare e risolvere, con un elevato grado di indipendenza, problemi evoluzionistici, utilizzando fonti bibliografiche e analizzando dati empirici;

  • valutare criticamente le evidenze teoriche ed empiriche a supporto di ipotesi evolutizionistiche alternative;

  • formulare domande scientifiche nell'ambito dell'area di insegnamento, proporre soluzioni e analizzare attraverso indagini bibliografiche le risposte avanzate.

AUTONOMIA DI GIUDIZIO

A conclusione di questo insegnamento, lo studente:

  • svilupperà capacità analitiche per la risoluzione di nuovi problemi nell'ambito dell'area di insegnamento;

  • saprà valutare criticamente potenzialità e limiti dei metodi utilizzati per analizzare i processi responsabili del cambiamento evolutivo;

ABILITÀ COMUNICATIVE

Alla fine di questo insegnamento, lo studente sarà in grado di:

  • comunicare, informa orale e scritta, in contesti professionali e non professionali, i principi, le teorie, i problemi ed i risultati delle ricerche nell'ambito dell'area di insegnamento;

KNOWLEDGE & UNDERSTANDING

At the end of the course, the student will acquire the knowledge and the understanding of:

  • the main processes, mechanisms and concepts of evolutionary biology;
  • the main evolutionary theories and hypotheses and the theoretical and empirical methods to analyze and test them;
  • the comparative and experimental methods to test adaptive hypotheses;
  • how to frame in an evolutionary perspective ecologic-environmental problems of conservation and biodiversity management.

APPLYING KNOWLEDGE &UNDERSTANDING

At the end of teaching, the student will be able to:

  • apply the concepts of evolutionary theory to face both theoretical and empirical evolutionary questions;
  • analyze and solve, with a high degree of self-independency, evolutionary issues, by using and analysing both bibliographic and empirical data;
  • evaluate critically the theoretical and empirical evidence that supports alternative evolutionary hypotheses;
  • address informed scientific questions within the study area, to propose solutions and to collect the bibliographic evidence to support or reject them;

MAKING JUDGEMENTS

At the end of this teaching, the student:

  • will acquire analytical skills to address new questions within the area of study;
  • will be able to assess critically the limits and the potentialities of the methods used to to analyze evolutionary processes and mechanisms.

COMMUNICATION SKILLS

At the end of this teaching, the student will be able to:

  • communicate, both in writing and verbal forms, both in professional and non-professional contexts, the principles, the theories, the problems and the results of the research in this study areas

 

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Programma

 

L'insegnamento tratterà i seguenti argomenti:

  • Introduzione storica alla biologia evoluzionistica: presentazione della teoria generale, della teoria speciale (sintesi moderna) e dei recenti sviluppi della biologia evoluzionistica;

  • Storia, tempi e modi dell'evoluzione: i metodi di ricostruzione filogenetica, il metodo comparativo per testare ipotesi adattazionistiche;
  • Variazione genetica e fenotipica: metodi di descrizione quantitativa della variazione genetica, sia di tratti mendeliani sia di tratti poligenici; inincrocio, metodi per quantificarlo ed effetti evolutivi;
  • I processi stocastici del cambiamento evolutivo: la deriva genetica, la teoria neutrale dell'evoluzione;
  • La teoria genetica della selezione naturale: modelli di evoluzione a un locus con selezione direzionale su geni dominanti, codominanti e recessivi; sovradominanza e vantaggio dell'eterozigote; effetto pleiotropico; selezione frequenza dipendente positiva e negativa;
  • Evoluzione del fenotipo: evoluzione dei tratti poligenici, componenti della varianza fenotipica, effetti additivi ed epistatici e di dominanza dei geni; QTL; plasticità fenotipica ed effetto Baldwin;
  • Evoluzione dei cicli vitali: iteroparità verso semelparità; longevità e senescenza; trade-off fisiologici e microevolutivi; adattamenti dei cicli vitali all'impatto antropico;
  • Cooperazione e conflitto nelle interazione intra-specifiche: fitness inclusiva e evoluzione del comportamento sociale;
  • riproduzione e selezione sessuale: sistemi riproduttivi e conflitto tra padre e madre, tra genitori e figli, tra fratelli;
  • Casi studio di biologia evoluzionistica applicata.

 

The teaching will deal with the following arguments:

  • Historical introduction: the general theory (Darwininsm and Neo-darwinism), the special theory (modern synthesis), and the recent developments (the new synthesis);
  • Descent with modification, tempo and mode of evolution: phylogenetic methods, comparative methods for testing adaptive hypotheses;
  • Genetic and phenotypic variation: methods for quantitative description of genetic variation, both in mendelian and quantitative traits, inbreeding and its evolutionary effects;
  • The genetic theory of natural selection: one-locus models of natural selection on dominant, co-dominant and recessive alleles; overdominance and heterozygote advantage; pleiotropic effects, positive and negative frequency-dependent selection;
  • The evolution of phenotypes: polygenic traits; components of phenotypic variation; additive, dominance and epistatic genetic effects; phenotypic plasticity and the Baldwin effect;
  • The evolution of life histories: semelparity versus iteroparity; senescence and longevity; physiological and micro-evolutive trade-offs; human effects on the life-history of animals in the wild;
  • Conflict and cooperation in intraspecific interactions: inclusive fitness and social evolution;
  • Sexual reproduction and sexual selection: mating systems and conficts between parents, between parents and offspring, among sibs;
  • Case studies of applied evolutionary biology.
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Modalità di insegnamento

 


L'insegnamento si articola in 64 ore di didattica frontale. Il calendario delle lezioni, come anche il materiale di supporto alle lezioni (i.e. presentazioni powerpoint) sono disponibili sulla piattaforma e-learning di moodle di Scienze Naturali. La frequenza alle lezioni frontali non è obbligatoria, ma fortemente consigliata.


Teaching is organized in 64 hours/student of frontal lessons. The calendar of teaching activities, as well as the teaching supporting  materials (i.e. slides) can be downloaded from the educational material available on the Moodle e-learning platform. Frequency to in-class lessons is optional, but highly recomended.

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Modalità di verifica dell'apprendimento


L'esame consiste in una prova scritta di durata di 75 minuti ed in una prova orale in cui lo studente illustrerà i risultati di una sua ricerca su base bibliografica relativa ad un tema pre-concordato di biologia evoluzionistica applicata.

PROVA SCRITTA: La prova scritta si svolge utilizzando la piattaforma moodle e consiste in un test con quindici esercizi: tre esercizi con domande aperte (con spazio massimo di risposta di 15 righe) e 12 esercizi con domande chiuse (sia nel formato classico con singola domanda, sia nel formato "cloze" con più domande incorporate in un singolo esercizio). Il test scritto è volto a verificare il raggiungimento degli obiettivi formativi sopra specificati, in particolare, l'avvenuto apprendimento dei concetti generali di biologia evoluzionistica, dei processi e dei meccanismi del cambiamento evolutivo.

PROVA ORALE: la prova orale è volta a verificare le capacità di apllicare le conoscenze acquisite in un ambito specifico di biologia evoluzionistica (di carattere applicativo), il livello di padronanza dei concetti acquisiti e la capacità di utilizzare e analizzare criticamente fonti bibliografiche e dati empirici. La prova orale permetterà anche di valutare le abilità comunicative dell'esaminando. 

Le due prove saranno svolte in giorni differenti. Alla prova scritta verrà assegnato un punteggio compreso fra 0 e 28. Alla prova orale si potrà accedere solo dopo aver ottenuto nella prova scritta un punteggio uguale o superiore a 14/30. Alla prova orale verrà assegnato un punteggio compreso tra 0 e 4 punti, che si andrà a sommare al punteggio della prova scritta. La prova orale è obbligatoria. Il voto dello scritto è valido per un anno accademico.

The examination consists of a written test (duration = 75 min) and of an oral presentation, where the student is asked to illustrate the a short review on an pre-assigned issue in applied evolutionary biology.

WRITTEN TEST. It consists of 15 exercises: 3 of them are in the form of open questions (maximum answer length = 15 lines), whereas the remaining 12 exercises are in the form of either one-close question or multiple-close questions (i.e. using the "cloze" format test). The test aims at verifying the acquired knowledge and understanding of the concepts, processes and mechanisms of biological evolution. The open questions allow also to evaluate the ability of synthesis in the explanation of evolutionary questions and of competence in the use of technical evolutionary terminology.

ORAL PRESENTATION aims at assessing the ability of applying the knowledge and the understanding of evolutionary concepts to a specific problem in applied evolutionary biology. It also allows to evaluate the general skill in verbal communication and the specific skill in critical and self-dependent analysis of the evolutionary issues.

The written and oral presentations will be carried out in different days. Grades in the written test may vary from zero to 28/30. The student will be allowed to carry out the oral presentation if he/she obtains, in the written test, a score higher than 14/30. The score in the oral test may vary between 0 and four. The final grade is the sum of the scores obtained in the written and oral tests. The oral presentation is mandatory. The validity of the written test lasts for one academic year.

 

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Attività di supporto

Il materiale didattico è fornito tramite la piattaforma moodle. Su questa piattaforma sono messi anche a disposizione dello studente strumenti e attività di supporto quali quiz di autoverifica, articoli di approfondimento, link a siti web di interesse, link a notebook interattivi che utilizzano la piattaforma "azure" di microsoft e che permettono la simulazione di alcuni dei processi evolutivi analizzati durante l'insegnamento. Lo studio del materiale e lo svolgimento delle attività di supporto sono consigliati, ma facoltativi e non sono oggetto di verifica all'esame.


Teaching materials are provided through the e-learning platform Moodle. Here, students can find, besides the slides of the oral lessons, several supporting learning tools and materials, such as auto-assessment tests, articles for in in-depth analysis of specific issues, links to web sites, links to interactive iPython notebooks, which can be used to carry out simulations of several evolutionary processes. The use and study of the supporting materials is not mandatory, but recommended.

Testi consigliati e bibliografia

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I testi base consigliati per il corso sono:

Zimmer e Endler, 2015. Evolution, making sense of life, 2nd edition. Roberts and company publisher.

Futuyma, D. J. 2008. L'evoluzione. Zanichelli.

Davies, Krebs and West. 2015. An introduction to behavioral ecology, 4th edition. Wiley-Blackwell.


Recommended manuals are:

Zimmer e Endler, 2015. Evolution, making sense of life, 2nd edition. Roberts and company publisher.

Futuyma, D. J. 2008. L'evoluzione. Zanichelli.

Davies, Krebs and West. 2015. An introduction to behavioral ecology, 4th edition. Wiley-Blackwell.



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Note

Curriculum Ambienti e Adattamenti

Curriculum Sostenibilità Ambientale e Cooperazione

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Orario lezioniV

Nota: Consultare la tabella degli orari pubblicata sull'apposita pagina.

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    Ultimo aggiornamento: 17/06/2022 11:15
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