Название летнего курса: От Дарвина к геномике и биотехнологии: достижения современной биологии
Преподаватель: профессор Архат Абжанов, Имперский Колледж Лондона и Музей Естественной Истории, Лондон (Великобритания).
Описание летнего курса (все обучение будет на английском языке):
Происхождение разнообразия жизни на Земле издавна интересовало человечество. Теория эволюции путем естественного отбора Чарльза Дарвина остается самым основным объяснением с 1859 года, когда была опубликована его книга «Происхождение видов посредством естественного отбора». Однако теория Дарвина сейчас находится в процессе трансформации благодаря огромным достижениям в области молекулярной биологии, биохимии и генетики за последние 50 лет.
Первая часть курса (5 лекций) знакомит студентов с новыми открытиями в области биологических наук и с тем, как сегодня понимается «выживание наиболее приспособленных». Затрагиваются самые разные темы: от новейших представлений о происхождении жизни, зарождении современного разнообразия животных в ходе «Кембрийского взрыва» (Большого Взрыва биологии!), до «недостающих» переходных форм, до происхождения эволюционных новинок, и так далее. Актуальна ли теория Дарвина в эпоху молекулярной биологии и геномики? Могут ли знания об эволюции помочь нам создавать более качественные вакцины, более продуктивные сельскохозяйственные культуры, а также предотвращать или лечить болезни?
Вторая часть курса (5 лекций) будет посвящена ключевым достижениям в области молекулярной, клеточной биологии, биологии развития и генетики. Мы обсудим инструменты и методы современных биологических наук, а также то, как новые идеи и технологии возникают в результате сотрудничества с другими областями, такими как прикладная математика, физика, медицина и инженерия.
Каждый раздел из 5 лекции завершается часовой дискуссионной сессией. После лекций каждый студент выберет тему из списка тем, связанных с пройденными предметами, и напишет эссе, раскрывающее эту тему. Заранее будет проведено 1-часовое занятие для подготовки студентов к написанию подобных эссе. Затем у студентов будет две недели, чтобы закончить эссе и представить его профессору, который проверит каждое эссе и предоставит отзывы как о научном содержании, так и о стиле письма.
Лекции:
Каждая лекция продлится около 1,5 часов, после чего последует 20-30 минутный период для вопросов и ответов.
Курсовое эссе:
Список тем будет предоставлен в конце лекционного периода, и каждый студент выберет одну тему для проведения независимого самостоятельного исследования по теме и напишет специализированную статью в форме эссе объемом 1500 слов, исключая сноски и ссылки. Срок завершения эссе – две недели после лекционной части курса. Все инструкции будут предоставлены.
Цель:
Для развития навыков самостоятельного обучение и исследования литературы студенту напишут обзорное эссе по одной из предложенных тем, связанных с темами курса. Профессор сможет использовать эссе и заметки из обсуждений тем, чтобы предоставить каждому студенту официальное подписанное Рекомендательное Письмо, в котором будет кратко описаны содержание курса, участие студента в дискуссиях и уровень подготовки для учёбы в университете.
программа
Часть 1: Классические и современные взгляды на эволюционную биологию (5 лекций)
- Разнообразие жизни на Земле. Взгляды на биоразнообразие до и после Чарльза Дарвина. Исторические и современные подходы к пониманию взаимоотношений между живыми формами.Как филогения, основанная на молекулах, говорит нам о роли молекул в эволюции. Исторические и современные подходы к пониманию взаимоотношений между живыми формами до и после Дарвина. Что морфологические отношения и молекулярные филогенетические древа говорят нам о роли молекул в Эволюции.
- Проблема происхождения жизни и доказательства эволюции. Как представления о происхождении жизни менялись с течением времени и что думают современные учёные об одном из важнейших вопросов биологии. Три теории истории жизни. Можем ли мы наблюдать эволюцию? Рудиментарные и атавистические особенности, окаменелости, эмбриология и биогеография как свидетельства эволюции.
- А что насчет окаменелостей? Ископаемые свидетельства предыдущих форм жизни, основных переходов и промежуточных линий, насколько полна летопись окаменелостей и насколько она сопоставима с тем, что показывают исследования генов/молекул. Внезапное появление (излучение) и исчезновение (вымирание) биоразнообразия в летописи окаменелостей – загадка для Дарвина!
- Вымирания и их влияние на жизнь на Земле. Как и почему виды вымирают? Основные факторы вымирания отдельных видов и целых экосистем. Массовые вымирания в прошлом и их эволюционные последствия. Массовое вымирание во времена антропоцена (мир, где доминировала деятельность человека).
- Естественный отбор и видообразование. Роль биогеографии в эволюции. Что такое естественный отбор («выживание сильнейшего») и как он на самом деле работает? Чему мы можем научиться благодаря искусственному отбору? Биологические и морфологические определения видов. Что такое вид и как мы идентифицируем и различаем разные виды? Какой процесс приводит к эволюции нового вида? Каковы различные типы событий видообразования? Видообразование может приводить как к дивергенции, так и к конвергенции Как знание прошлого и настоящего распределения может помочь объяснить закономерности эволюции?
Часть 2: Использование инструментов и методов генетики и клеточной, молекулярной биологии и биологии развития.
- Современный лабораторный инструментарий и использование «модельных» организмов в генетических исследованиях. Основные методы молекулярной, клеточной биологии и биологии развития, которые мы используем в лаборатории. Методы генетики, геномики и протеомики. Органы на чипе. Инженерия культуры клеток и тканей (прикладная биофизика). Обзор и приложения. Использование модельных организмов (мышь, плодовая мушка, рыбка данио и т. д.) для изучения принципов биологии развития, биомедицинских заболеваний и происхождения естественных вариаций.
- Генетические мутации, скрининг мутаций и генетическая модификация. От генов к геномам. Как мутации порождают изменения в природе. Использование индуцированных мутаций для изучения функций генов в лаборатории. Манипулирование геномом и создание трансгенных животных. Гены и геномы, мутации и изменения фенотипа, источники изменчивости. Обзор генетики, генов и геномов, различных типов мутаций и хромосомных изменений. Посттранскрипционная регуляция (модификации мРНК и белков). Механизмы и роль эпигенетики.
- Развитие многоклеточного организма из одной клетки. От ДНК к разнообразию: основные принципы биологии развития. Как одна клетка становится китом (или человеком). Связи между биологией развития, медициной и эволюционной теорией. ДНК, белки, клетки, ткани, органы и весь организм. Как мы интегрируем знания, полученные в результате изучения разных уровней биологической сложности.
- Биотехнология и биоинженерия. Использование сочетания идей и методов на стыке биологии, физики, математики и техники для создания лучших искусственных органов для людей (киборгов) и бионических (вдохновленных природой) домов и устройств для технологических и повседневных применений.
- Обзор из личного опыта. Обсуждение реальных исследований группой доктора Абжанова по генетическим механизмам эволюционного разнообразия и инноваций: от поля и музея до лаборатории. Исследования дарвиновских вьюрков, динозавров, летучих мышей и крокодилов с использованием геометрической морфометрии, сравнительной геномики и функциональных экспериментов.
- 1-часовая дискуссионная сессия и занятие-инструктаж по написанию научного эссе.. Обсуждение всех и любых топиков из лекций. Обсуждение того, как следует писать научные статьи-эссе и как они оцениваются.
стоимость и финансовая помощь
Стоимость обучения на курсе составляет 1000 долларов США; вступительный взнос не требуется.
В случае принятия в летнюю школу полная оплата курса должна быть произведена до 1 июня 2025 года.
Финансовая помощь может быть предоставлена ограниченному числу участников летней школы.
кто может участвовать
Участие в летней школе открыто для всех заинтересованных учащихся 8-11 (12) классов, проживающих в любой стране. Знание английского языка является обязательным в связи с языком обучения.
регистрация
Чтобы зарегистрироваться на летнюю школу, пожалуйста, пройдите по ссылке внизу и заполните форму заявки до 20 мая 2025 года. Форма должна быть заполнена на английском языке, все документы (рекомендательное письмо, мотивационное письмо, и др.) должны быть на английском языке.
