Themen für Bachelor- oder Masterarbeiten in Bioinformatik, (Bio-)Statistik oder Biologie in der Statistischen Genetik

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Thema 1: Populationsgenetik invasiver Arten mit Allee-Effekt

Wenn die Wachstumsrate einer Population mit ihrer Größe zunimmt, spricht man von einem demographischen Allee-Effekt. Der Allee-Effekt ist von großer Bedeutung für das Verständnis invasiver Arten, weil er dazu führen kann, dass eine Art sich nur dann etablieren und ausbreiten kann, wenn ihre Anfangspopulation eine gewisse kritische Größe überschreitet. In dieser Bachelorarbeit soll mit Hilfe von Computersimulationen untersucht werden, ob der Allee-Effekt Spuren in neutralen genetischen Daten einer Art hinterlässt, die in ein räumlich strukturiertes Gebiet einwandert. Diese Information könnte dabei helfen, die kritische Populationsgröße und damit das Invasionsrisiko einer Art abzuschätzen.

Thema 2: Long-Branch-Attraction durch zu gute Alignments

Parsimonische Methoden zur Phylogenierekonstruktion führen zu fehlerhaften Resultaten, wenn der Stammbaum sehr lange Äste enthält. Bayessche Ansätze und ML-Methoden sollten dieses Problem theoretisch nicht haben. Aus der Praxis wird das Problem gelegentlich aber auch dann berichtet, wenn Bayes- oder ML-Methoden verwendet wurden. Eine mögliche Erklärung wäre, dass eine Überoptimierung der zu Grunde liegenden Sequenzalignments zur sogenannten Long-Branch-Attraction führen kann. In der Bachelorarbeit soll diese Möglichkeit durch Simulationsstudien untersucht werden. Gegebenenfalls geht es auch um die Frage, ob die neueren Ansätze des sogenannten statischen Alignments dieses Problem beheben.

Thema 3: Welche Alignmentprogramme sollte man für populationsgenetische Daten verwenden?

Viele Alignment-Programme wurden ursprünglich entwickelt, und damit Sequenzen zu alignieren, die von verschiedenen Spezien kommen. Die leistungsfähigsten Programme für diese Aufgabe alignieren die Sequenzen entlang einer vorläufigen Schätzung des phylogenetischen Stammbaums der Arten. In der Populationsgenetik werden aber häufig Sequenzen anlaysiert, bei denen aufgrund hoher Rekombinationsraten die Genealogie nicht durch einen einzelnen Baum darstellbar ist. Durch Simulationsstudien soll untersucht werden, welche Alignmentprogramme in dieser Situation die besten Resultate liefern.

Thema 4: Simulationen des Fleming-Viot-Modells für die Evolution im räumlichen Kontinuum.

Die Genealogie des vor kurzem von Barton und Etheridge eingeführten räumlichen Fleming-Viot Prozesses wird durch einen räumlichen Coalescenten beschrieben. Im Rahmen einer Simulationsstudie soll dieser Coalescent untersucht werden. Dabei sollte laut einer Arbeit von Barton, Etheridge und Véber (2009) sowohl ein allgemeiner Coalescent also auch verschmelzende Brownsche Bewegungen beobachtet werden.

Anforderungen

Von Vorteil sind Kenntnisse in R oder einer anderen Programmiersprache. Diese können z.B. in Martin Hutzenthalers R-Kurs im Februar erlangt werden, siehe: http://evol.bio.lmu.de/statgen/Rcourse/ws0910/ (Kostenpflichtige Kurse, die vom Institut für Statistik angeboten werden, findet man unter http://www.statistik.lmu.de/R/)

Auswahlverfahren:

Eine Vorauswahl erfolgt aufgrund eines kurzen Motivationsschreibens (150 bis 400 Wörter), aus dem auch hervorgehen soll, welche Vorkenntnisse in den Bereichen Statistik, Evolution, EDV-Kenntnisse und Mathematik vorhanden sind. Die endgültige Auswahl erfolgt dann nach einem persönlichen Gespräch.
web page last updated: Dirk Metzler, January 26, 2011