Workshop en Filogenia Molecular

El workshop o taller está estructurado en una serie de sesiones durante las cuales se desarrollarán los principales conceptos básicos y metodológicos para el estudio y la elaboración de análisis filogenéticos y sus aplicaciones. Cada sesión consta de una introducción teórica seguida de una parte práctica en la cual los asistentes tendrán la oportunidad de trabajar con sus propios datos. A los asistentes que no dispongan de datos propios se les proporcionarán matrices de trabajo. Se aportará la documentación necesaria para cada sesión.

Objetivos

1. Profundizar en los fundamentos del estudio y análisis de la sistemática.

2. Conocer y dominar las bases conceptuales de los mecanismos de evolución así como los fundamentos para comprender las tendencias actuales en la filogenia.

3. Conocer el manejo análisis e interpretación de datos para el estudio de filogenias.

4. Conocer y comprender las metodologías filogenéticas y herramientas informáticas más comunes para la construcción de hipótesis filogenéticas.

5. Adquirir las destrezas básicas para el trabajo experimental en relación con las técnicas y métodos filogenéticos. Manejar técnicas para la obtención de datos moleculares. Utilizar programas informáticos para el análisis de los datos.



Unidad 1. Introducción a la Sistemática

Presentación del workshop

Presentación de ponentes y asisitentes

¿Qué es la Sistemática? Antecedentes históricos

Unidad 2. Etapas de un estudio sistemático

Explicación de las etapas de trabajo para el desarrollo de una investigación en sistemática.

Elección del grupo de estudio y su problemática. Análisis de clasificaciones tradicionales búsqueda bibliográfica y plantemiento de hipótesis de trabajo.

Unidad 3. Análisis de caracteres morfológicos: técnicas y métodos de estudio. [PRÁCTICA 1]

Concepto de homología. Homoplasias: convergencias paralelismos y reversiones.

Grupo interno y grupo externo. Selección y codificación de caracteres morfológicos. Ventajas y desventajas de los distintos métodos de codificación. Caracteres binarios y multiestado.

Unidad 4. Introducción a la construcción e interpretación de filogenias

Caracteres plesiomórficos y apomórficos. Sinapomorfías plesiomorfías y autoapomorfías.

Grupos monofiléticos polifiléticos y parafiléticos.

Arboles enraizados o sin enraizar. Terminología de árboles.

Tipos de consensos y selección: consenso estricto consenso semiestricto consenso de Adams consenso de Mayoría.

Medidas de apoyo y soporte de ramas. Soporte de Bremer. Método “bootstrap” y “Jacknifing”. Ventajas y desventajas de los distintos métodos.

Unidad 5. Marcadores y caracteres moleculares [PRÁCTICAS 2]

Homología molecular. Genes ortólogos parálogos y xenólogos. Homología de posición: el alineamiento multiple. Selección de la información (terminales / secuencias): grupo interno y grupo externo tipo de genes y-o proteínas. Taxon sampling effect y missing data.

Bases de datos moleculares (GenBank). Comparación de secuencias a través de internet (BLAST).

Unidad 6. Metodologías filogenéticas: Máxima Parsimonia [PRÁCTICA 3]

El principio de Parsimonia. Métodos exactos: Búsqueda Exhaustiva y Búsqueda “Branch and Bound”. Métodos heurísticos. Arboles óptimos locales y globales. Adición por pasos. Permutación de ramas. Métodos NNI SPR y TBR. Algoritmos aplicables a matrices grandes. Ventajas y desventajas del método de máxima parsimonia.

Unidad 7 Modelos evolutivos [PRÁCTICA 4]

Modelos de evolución nucleotídica: modelo de Jukes-Cantor K2P F81 HKY85 GTR etc. Subestimación por “multiple hits”. Métodos para la elección de un modelo de evolución nucleotídica.

Unidad 8. Construcción de fenogramas por métodos de distancia [PRÁCTICA 4]

Construcción de matrices de distancias. Análisis de agrupamiento. UPGMA y Neighbor-Joining.

Unidad 9. Metodologías filogenéticas probabilísticas I: Máximum Likelihood. [PRÁCTICA 5]

Reconstrucción filogenética por Maximum Likelihood . Definición de verosimilitud.

Unidad 10. Metodologías filogenéticas probabilísticas II: Análisis filogenético Bayesiano. Teorema de Bayes. [PRÁCTICA 6]

Cadenas de Markov de Monte Carlo (MCMC). “Burn in” y distribución estacionaria. Ventajas y desventajas de los métodos probabilísticos.

Unidad 11. Comparación de hipótesis filogenéticas. [PRÁCTICA 7]

Congruencia topológica y congruencia de caracteres. Medidas y test para la evaluación de incongruencias. Selección de árboles. Test basados en Verosimilitud y test basados en Bayes.

Unidad 12. Elaboración de redes de haplotipos. [PRÁCTICA 8]

Utilidad y aplicaciones de las redes de haplotipos. Estima de genealogías de secuencias de ADN por parsimonia. Elaboración de redes de haplotipos mediante métodos de distancias.

Unidad 13. Reloj Molecular [PRÁCTICA 9]

Historia y desarrollo de los relojes moleculares. Tasas de sustitución constantes vs variables. Problemas con la calibración fósil y biogeográfica. Diferencias y similitudes en la datación con r8s Multidivtime y Beast. Aplicaciones en casos reales: datación de linajes / caracteres datación en ausencia de calibración validez registro fosil patrones de diversificación (LTT plots).

Unidad 14. Introduction to Phylogenomics [PRÁCTICA 10]

Creating an assembly from short reads downloaded fron the NCBI SRA. Creating an orthologous set of genes for phylogenetic analyses. Multiple alignments and supermatrixes. Phylogenetic reconstructions.

Unidad 15. Coalescencia y aplicaciones de la filogenia molecular. [PRÁCTICA 11] Conceptos básicos de la Coalescencia. Aplicaciones de la coalescencia en estudios poblacionales intraespecíficos y filogenéticos. Revisión de las aplicaciones de las filogenias moleculares en diferentes áreas de la biología evolutiva

Contenidos prácticos

Práctica 1. Búsqueda de homologías. Elección caracteres morfológicos. Construcción de una matriz morfológica (Winclada MacClade Mesquite).Formatos de datos (Nexus Fasta Phylip Clustal etc.). Caracteres moleculares.


Práctica 2. Obtención de secuencias de bases de datos (GenBank). Alineamiento multiple (Clustal X Mafft Muscle). Comparación y edición de alineamientos (Bioedit MacClade Mesquite entre otros). Selección de posiciones informativas (Gblocks).


Práctica 3. Metodologías: Máxima Parsimonia (PAUP Winclada NONA y TNT).


Práctica 4. Modelos evolutivos. Elección del modelo más apropiado (JModeltest Findmodel). Análisis de distancias: Neighbor Joining UPGMA (PAUP MEGA).


Práctica 5. Metodologías: Maximum Likelihood (PAUP Garli RAxML).


Práctica 6. Metodologías: Análisis Bayesiano (Mr Bayes).


Práctica 7. Comparación de topologías. Approximately Unbiased Test Bayes Factors.


Práctica 8. Redes de haplotipos (TCS SplitsTree)


Práctica 9. Reloj molecular. Estimación de tiempos de divergencia (r8s BEAST). Calibración de una filogenia mediante fosiles / biogeografía. Lineage-Through-Time plots (R environment).


Práctica 10. Introduction to Phylogenomics. Create assemblies with different kmers and compare them via quast. Usage of kmergenie minia and quast. Automate searches for multiple genes parse blast outputs to fasta files. Usage of blast. Usage of mafft & gblocks concatenating analyses to supermatrix. ML analyses of a supermatrix.


Práctica 11. Metodologías: Coalescencia (BEAST). Tiempos de divergencia y dataciones. Demografía histórica. Reconstrucciones Filogeográficas/Biogeográficas. Árboles de genes y árboles de especies. Otras aplicaciones de la filogenias moleculares ejemplos.



Licenciados en biología

Requisitos previos:

- Disponer de un nivel de inglés que permita al alumno leer bibliografía de consulta y asisitir y participar en seminarios impartidos en lengua inglesa.

- Los asistentes tienen que traer su propio ordenador portátil.





914111328 ext 1117





Universidad Autónoma de Madrid


Universidad de Uppsala/Universidad de Leipzig


Universidad de Cambridge


y Museo Nacional de Ciencias Naturales (CSIC)