Genetika i evolucija – stručni skup

14. ožujka 2015. g. u dvorani A1 Prirodoslovno-matematičkog fakulteta na Horvatovcu 102a održao se je cjelodnevni stručni skup „Genetika i evolucija“ (Program EdBi) u organizaciji Agencije za odgoj i obrazovanje, HBD-a i Biološkog odsjeka PMF-a. Skup je održan s namjerom dodatnog usavršavanja učitelja i nastavnika biologije u osnovnim i srednjim školama Republike Hrvatske u području genetike i evolucije. Istaknuti hrvatski znanstvenici su u svojim predavanjima predstavili nastavnicima suvremene trendove i novosti u znanstvenim područjima genetike i evolucije koji bi se trebali uklopiti u nastavu biologije, primjereno učeničkoj dobi.

Predavači na Skupu su bili: doc. dr. sc. Damjan Franjević, prof. dr. sc. Mirna Ćurković Perica, prof. dr. sc. Mirjana Pavlica, doc. dr. sc. Petra Korać, izv. prof. dr. sc. Mladen Kučinić i doc. dr. rer. nat. Tomislav Domazet-Lošo.

Voditeljice Skupa su bile: dr. sc. Žaklin Lukša (Hrvatsko biološko društvo) i dr. sc. Diana Garašić, viša savjetnica za biologiju (Agencija za odgoj i obrazovanje).

Program simpozija

PREDAVANJA:

Doc. dr. sc. Damjan Franjević
Zoologijski zavod, Biološki odsjek PMF-a

Molekularna filogenetika i evolucija – što je bitno za đaka prvaka

Predstaviti profesorima biologije najnovija dostignuća u području molekularne filogenetike i evolucije s posebnim naglaskom na bitna znanja, tehnike i metoda u molekularnoj filogenetici i evoluciji s kojim treba upoznati ucenike u modernoj nastavi biologije u osnovnim i srednjim školama. Također naglasiti koje osnovne koncepcije u filogenetici i evoluciji je potrebno predstavit na zadovoljavajući znanstveni i pedagoški način budući smo svjedoci o pogrešnom shvaćanju i interpretiranju mnogih u svakodnevnom životu.

Prof. dr. sc. Mirna Ćurković Perica
Zavod za mikrobiologiju, Biološki odsjek PMF-a

Biološka kontrola virusima: primjer primjene virusa Cryphonectria hypovirus 1 u kontroli raka kore kestena

Biološka kontrola je suzbijanje rasta i razvoja, te brojnosti populacija organizama koji su čovjeku na bilo koji način štetni. U tu svrhu koriste se prirodni neprijatelji štetnih organizama – predatori, parazitoidi ili patogeni. Virusi su u više navrata korišteni kao oruđe biološke kontrole: Myxoma virus poslužio je za suzbijanje brojnosti zečeva u Australiji, virusi koji pripadaju porodici Baculoviridae su korišteni za  suzbijanje brojnosti gusjenica, dok se Cryphonectria hypovirus 1 (CHV1), pripadnik porodiceHypoviridae, koristi za suzbijanje opasne fitopatogene gljive Cryphonectria parasitica, koja izaziva rak kore pitomoga kestena. Ova gljiva mješinarka unesena je u Europu i Ameriku iz istočne Azije. Uzrokovala je sušenje četiri milijarde stabala Američkog pitomog kestena, dok je u Europi propadanje Europskog pitomog kestena spriječeno širenjem virusa CHV1. CHV1 je vrlo neobičan jer za razliku od ostalih virusa, ne posjeduje proteinski omotač – kapsidu, već samo golu dvolančanu RNA. Ovaj virus smanjuje virulentnost gljive i sposobnosti njezinog razmnožavanja. Dok nezaražene, virulentne gljive izazivaju agresivni rak kore, prodiru kroz koru do kambija i dovode do sušenja stabala, hipovirulente gljive (one zaražene virusom) su toliko oslabljene, da se zaražena stabla mogu oporaviti. Uspješnost širenja virusa CHV1 uvjetovana je genskom raznolikošću gljive, a genska raznolikost virusa utječe na nivo hipovirulentnosti koju u gljive izaziva svaki pojedini soj ovog virusa. Na oporavak kestena osim populacijske strukture patogene gljive i agensa biološke kontrole-virusa, utječe i genotip kestena što čini ovu trilateralnu interakciju vrlo zanimljivom.

Prof. dr. sc. Mirjana Pavlica
Zavod za molekularnu biologiju, Biološki odsjek PMF-a

Genetika i epigenetika diferencijacije spola

Diferencijacija spola u sisavaca je genetički određena što znači da stanice mužjaka i ženke imaju različite spolne kromosome na kojima se nalaze geni za determinaciju spola. Na spolnim se kromosomima nalaze i ostali geni koji ne sudjeluju u diferencijaciji spola, ali njihovo nasljeđivanje ovisi o spolu (tzv. spolno-vezano nasljeđivanje). Na predavanju će biti riječi o genetici diferencijacije spola sisavaca, kod kojih je muški spol determiniran prisustvom intaktnog spolnog kromosoma Y. Odsustvo Y kromosoma determinira ženski spol. Gen SRY  na Y kromosomu je okidač razvitka testisa, a njegova prisutnost i aktivnost djeluje na aktivnost čitavog niza drugih gena koji upravljaju razvitkom muškog reproduktivnog sustava. Ukoliko nema gena SRY  razvitak ide u drugom smjeru tj. razvija se ženski spolni sustav. Kromosomi  X i Y su djelomično homologni i oni se pare u profazi I mejoze svojim homolognim pseudoautosomalnim regijama koje se nalaze na krajevima kromosoma. Pseudoautosomalni geni pokazuju autosomalno, a ne spolno-vezano nasljeđivanje. Pseudoautosomalna regija važna je za pravilno sparivanje kromosoma X i njihovu normalnu segregaciju što je kritični korak spermatogeneze. Spermatocite u kojima se ne događa rekombinacija u pseudoautosomalnoj regiji ne mogu završiti mejozu niti dati funkcionalne spermije. Svi psedosutosomalni geni mogu izbjeći inaktivaciju tijekom inaktivacije X kromosoma i stoga su dobri kandidati za gensku neravnotežu u nekim aneuploidnim sindromima. U predavanju će biti opisan molekularni  mehanizam razvitka muškog i ženskog spola, odnosno inicijalna faza determinacije spola. Diferencijacija spola je složeni proces na koji osim opisanih genetičkih faktora djeluju i tzv. epigenetički fakori. U jezgri eukariotske stanice nalazi se nukleoproteinska struktura koju nazivamo kromatin (molekula DNA + histonski i nehistonski proteini) čija organizacija i modifikacije utječu na regulaciju ekspresije gena. Epigenetika (grčki epi – iznad) je grana genetike koja se bavi nasljednim promjenama ekspresije gena koje nisu posljedica promjena u nukleotidnoj sekvenci (mutacije). Organizacija i modifikacije kromatina utječu na regulaciju ekspresije gena. Najvažnije modifikacije kromatina su metilacija molekule DNA te metilacija, acetilacija, fosforilacija i ubikvitinacija histonskih proteina. Metilacija DNA u genomu sisavaca ima vrlo važnu ulogu u: regulaciji ekspresije gena, genomskom utisku (imprinting) tijekom razvitka, inaktivaciji X kromosoma tijekom  razvitka ženskog spola zbog kompenzacije doze, očuvanju stabilnosti genoma zbog napada stranih genoma (primjerice virusnih) ili zbog aktivacije transpozonskih (mobilnih) elemenata i održavanju kompaktnog oblika kromatina u tzv. heterokromatinu. U predavanju će biti govora o epigenetičkom mehanizmu genomskog imprintinga u sisavaca te inaktivaciji X kromosoma u ženskog spola.

Doc. dr. sc. Petra Korać

Zavod za molekularnu biologiju, Biološki odsjek PMF-a
Komunikacija tumora i mikrookoliša

Mutacije pojedinih gena sve do nedavno su se smatrale glavnim uzrocima tumorigeneze. Danas se stvara složenija slika koja uključuje i poremećaje regulacije strukture kromatina što za posljedicu ima promjene u mehanizmima održanja identiteta pojedinih stanica  tj. narušavanje ravnoteže specifičnih proteina i njihovih regulacijskih  petlji. Pretpostavlja se da tijekom razvoja tumora dolazi do niza promjena i u sekvenci DNA i u regulaciji transkripcije tumorskih stanica, koje ovisno o mikrookolišnim faktorima, komunikaciji tumorskih i ostalih stanica u zahvaćenom tkivu i tumorskim unutarstaničnim mrežama uspostavljaju ravnotežno stanje nakon selektivnog pritiska mikrookoliša. Novo ravnotežno stanje tako je prilagodba tj. progresija tumora – stanje koje često omogućava izbjegavanje imunološkog odgovora domaćina i prilagodbu na terapijske postupke. Primjer navedenih, složenih interakcija istražuje se na pojedinim vrstama različitih limfoma koje potječu od B-stanica istog stadija diferencijacije, ali njihova prilagodba na različit mikrookoliš rezultira različitim ponašanjem tumora.

Izv. prof. dr. sc. Mladen Kučinić

Zoologijski zavod, Biološki odsjek PMF-a
Evolucijska uvjetovanost bioraznolikosti Artropoda s posebnim osvrtom na potkoljeno Hexapoda

Doc. dr. rer. nat. Tomislav Domazet-Lošo

Laboratorij za evolucijsku genetiku, Institut Ruđer Bošković & Hrvatsko katoličko sveučilište
Kako razumjeti evolucijske mehanizme

Mehanizmi evolucije, iako jednostavni, često ostaju nenaučeni, krivo shvaćeni ili potpuno nepoznati u općoj, učeničkoj i akademskoj populaciji. Nije rijetko da u interdisciplinarnim područjima, u kojima se dodiruju evolucijska biologija i društvene znanosti, izrastaju nove discipline koje počivaju na pogrešnom ili nepotpunom razumijevanju evolucijskih procesa. Ovakva situacija ponekad vodi do potpuno evolucijsko-biološki neutemeljenih elemenata koji se provlače kroz obrazovni sustav na svim razinama. U predavanju ću na jednostavan način objasniti najvažnije sastavnice evolucijskog procesa koje predstavljaju osnovu za pravilno razumijevanje bioloških pojava kao i minimalnu platformu koja se zahtjeva u interdisciplinarnim pokušajima.  Populacija, mutacije, genetička varijabilnost, selekcija, slučajni procesi, reproduktivna sprema, fiksacija, adaptacija, evolucija spolnog razmnožavanja, spolna selekcija i ontogenija su neke od tema kojih ću se dotaknuti u predavanju.