Filogènia Molecular dels Bilaterals: una aproximació multigènica.

Abstract

[cat] Als darrers 10 anys, el nostre coneixement de l'evolució dels animals ha estat objecte d'una revolució degut a l'aplicació de la Biologia Molecular al camp de la Filogènia, que ha rebutjat algunes hipòtesis antigues i n'ha proposat de noves. Un dels canvis més importants és el que subdivideix a tots els animals amb simetria bilateral (els Bilateria) en tres grups: els Lophotrochozoa, els Ecdysozoa y els Deuterostomata. Malgrat el gran cabdal d'informació que han suposat, les dades moleculars no han estat capaces de resoldre totes les relacions entre els fílums. Al començament, això era degut al l'ús de pocs marcadors moleculars, que no portaven prou informació i que patien artefactes metodològics com el Long Branch Atraction. L'objectiu d'aquest projecte és obtenir una filogènia molecular dels bilaterals el més resolta possible, mitjançant l'aplicació de dues aproximacions. La primera fa us de la gran quantitat de dades disponibles dels gens nuclears del RNA ribosomal (18S i 28S) a l'hora que es minimitza l'impacte dels artefactes filogenètics; s'ha obtingut una matriu de 104 representants dels bilaterals, pertanyents a 28 fílums i amb 3.700 parells de bases de longitud. Aquesta matriu s'ha analitzat mitjançant mètodes d'inferència filogenètica de tipus probabilístic (Maxima Versemblança i Inferència Bayesiana), tot fent servir models evolutius sofisticats i compartimentant les anàlisis pels grups problemàtics. La segona aproximació pretén construir una matriu dels bilaterals que maximitzi tant el nombre de marcadors com el de fílums representats. S'han seleccionat 13 gens candidat i recollit mostres per un total de 96 espècies de 31 fílums. S'han obtingut un total de 135 seqüències, que junt amb seqüències de les bases de dades, s'han fet servir per construir una matriu de 90 representants de 27 fílums amb 8.880 parells de bases de longitud i un 40% de missing data. Aquesta matriu s'ha analitzat amb mètodes d'inferència probabilístics. Els resultats principals dels dos estudis son: 1) es comprova la monofilia dels tres grans grups de bilaterals, així com la posició d'Acoela i Nemertodermatida com a bilaterals basals, 2) s'obté una filogènia resolta dels deuteròstoms, mentre que la filogènia dels ecdisozous resulta en una tricotomia i 3) s'obté una nova filogènia dels lofotrocozous, a on cal destacar als gnatostomulats i gastrotrics com els fílums més basals, la posició dels platihelmints com a grup germà de la resta d'animals espirals i la parafilia dels espirals degut a la posició de braquiòpodes i foronidis com a grup germà dels mol·luscs, 4) la filogènia obtinguda situa a Xenoturbella dins dels deuteròstoms, tot i que amb un suport molt baix, i no es pot descartar una posició més basal dins dels bilaterals, 5) els Chaetognatha pertanyen als ecdisozous, tot i que la posició exacta dins dels mateixos és dubtosa, i 6) la filogènia obtinguda ens ha permès especular sobre l'evolució de determinades característiques del patró corporal, mostrant la gran plasticitat de la seva aparició i la prevalença de l'adquisició independent d'algunes d'elles.

[eng] "Bilaterian molecular phylogeny: a multigenic approach". Resolving the relationships among animal phyla is a key biological problem that remains to be solved. Morphology has been unable to determine the relationships among most phyla. During the past decade studies based on a limited number of markers established new hypotheses such as the existence of three bilaterian superclades (Deuterostomia, Ecdysozoa and Lophotrochozoa) but left major questions unresolved. The aim of this project is to obtain a well resolved bilaterian phylogeny applying two approaches. The first uses the great quantity of information available for 18S and 28S genes, while overcoming their pitfalls by combining several methods suggested in previous studies. A matrix was built, comprising 104 bilaterian representatives for 28 phyla and it is 3,700 base pairs long. The methods used include Maximum Likelihood and Bayesian Inference, the application of models with rate-heterogeneity across sites, wide taxon sampling, and compartmentalized analyses for each problematic clade. The second approach is based on maximizing the number of markers and the number of representatives. 13 genes were chosen as candidates and tissues for 96 species belonging to 31 phyla were sampled. 135 sequences were obtained, and used together with databases sequences to build a matrix 8,880 base pairs long, with 90 representatives for 27 bilaterian phyla and bears 40% of missing data. The results obtained show 1) the monophyly of the three superclades and the basal position of a paraphyletic Acoelomorpha, 2) a well resolved deuterostomates phylogeny, while ecdysozoan relationships turn up as a tricotomy, 3) a new lophotrochozoan phylogeny is obtained with gnathostomulids and gastrotrichs as the most basal phyla, flatworms as sistergroup to spiralians animals, and spiralians are paraphyletic due to the position of brachiopods and phoronids as sistergroup to molluscs, 4) Xenoturbella is shown within deuterostomates, though a more basal position cannot be rejected, 5) Chaetognatha belong to Ecdysozoa, though its exact position cannot be solved, and 6) the obtained phylogeny was used for a speculative discussion on morphological traits evolution, showing their great evolving plasticity.