Revisión de los métodos filogenéticos de secuencias: una crítica a la teoría de Kimura sobre el neutralismo de la evolución molecular

              Rev .Acad. Canar .Cienc . , IX (Nums. 2,3 y 4), 65-86 (1997)
REVISION DE LOS METODOS FILOGENETICOS DE SECUENCIAS: UNA CRITICA A LA
TEORiA DE KIMURA SOBRE EL NEUTRALISMO DE LA EVOLUCI6N MOLECULAR
Enrique Mel^ndez-Hevia*, Raquel R. RAPOsot, Ruth Mel^ndez* y Hector Cabezas*
Universidad de La Laguna, * Departamento de Bioquimica, Facultad de Biologia/ 1 Departamento de Quimica Fisica,
Facultad de Quimica/ 38206 Tenerife, Canary Islands, Spain.
ABSTRACT
The approaches for phylogenetic studies based on protein and nucleic acid sequence
analysis have yielded a remarkable advance in our knowledge of biodiversity in the last 30
years. However its correct use has many problems, so data processing is a hard task. The
general hypothesis on which all these methods are based is the so-called neutral theory of
molecular evolution, presented by Kimura. In this work we present a review of these
methods and of their main problems, and present a criticism to Kimura's theory, based on
the results of our research in the last years. A conclusion of this work is that the correct
interpretation of molecular phylogeny data demonstrates that arthropods and annelids are
artificial groups with no phylogenetic consistency.
RESUMEN
Los metodos para estudiar la filogenia basados en el analisis de secuencias de proteinas y
^cidos nucleicos han producido un avance considerable en nuestro conocimiento sobre la
biodiversidad en los ultimos 30 anos. Sin embargo, su correcto uso tiene muchos proble-mas,
por lo que el tratamiento de los datos es complicado. La hipotesis general en la que
est^ basados estos metodos es la llamada teoria del neiitralismo de la evolucion molecular
formulada por Kimura. En este trabajo hacemos una revision de estos metodos y de sus
principales problemas, y presentamos una critica a la teoria de Kimura, basada en los re-sultados
de nuestra investigacion en los ultimos afios. Una conclusion de este trabajo es
que la correcta interpretacion de los datos de filogenia molecular demuestra que los artro-podos
y los anelidos son grupos artificiales sin consistencia filogenetica.
65
INTRODUCCION
La construccion del arbol filogen^tico es uno de los problemas mas trascendentales de la
Biologia, comparable en cierto modo con lo que fue para la Quimica la construccion de la
Tabla periodica. Esta tarea no ha perdido actualidad desde las primeras consideraciones
de Darwin en 1859 y los primeros intentos de Haeckel en 1966 [3, 42]. La filogenia es el
estudio de las relaciones de parentesco entre los distintos grupos de seres vivos. El criterio
general para investigar es el establecimiento de homologias. Una homologia—o marcador
filogenetico—es una caracteristica familiar, propia del grupo, que no depende de las con-diciones
ambientales o del desarroUo y diversificacion de una rama, sino que se mantiene
inalterable en la linea desde su aparicion. El problema mas importante de la investigacion
filogenetica es la busqueda de buenas homologias. En general, las,mejores son las que ca-recen
de valor selectivo. Como veremos, el mundo molecular es un buen campo para en-contrar
homologias muy valiosas, pero su busqueda y la correcta interpretacion de esos
datos estan Uenas de obstaculos.
En los ultimos anos, con el desarroUo de nuevos metodos experimentales ha resurgido
la filogenia molecular: el estudio de relaciones filogeneticas basado en las secuencias de
nucleotidos en acidos nucleicos, como anos antes lo habian sido las de aminoacidos en
proteinas. Estos metodos estan basados en que estas secuencias cambian a lo largo del
tiempo con velocidad constante; esa velocidad es distinta para cada proteina o acido nu-cleico
de acuerdo con ciertas caracteristicas de su papel en la celula pero, en principio, sin
diferencias entre especies de distintos grupos taxonomicos, siempre que la molecula en
cuestion desempefie el mismo papel en todos ellos.
Entre los anos 1974 y 1983 [22] Kimura formulo la "teorla del neutralismo en la evolu-cion
molecular", la cual se ha interpretado como la razon de esa velocidad constante. El
uso extenso que estan teniendo estos metodos en los ultimos afios ha demostrado que
existen muchos problemas para su uso correcto. Algunos de estos problemas son practicos
y pueden resolverse analizando mas muestras, pero otros son teoricos y su soluci6n puede
ser mucho mas dificil o imposible. En este trabajo hacemos una revision de esos problemas
y presentamos una critica a la tesis de Kimura basada en nuestros resultados de los ulti-mos
afios sobre la optimizacion del metabolismo. En la ultima seccion presentamos tam-bien
unas conclusiones sobre la situacion filogenetica de los Artropodos y de los Anelidos
mostrando que ambos grupos son artificiales sin fundamento filogenetico.
66
RELOJES MOLECULARES Y FILOGENIA MOLECULAR
Es importante tener un reloj evolutivo para medir el tiempo de los acontecimientos que han
ocurrido a lo largo de la evolucion. Las primeras herramientas que se usaron en este senti-do
fueron los reiojes paleontologicos, que estan basados en el cambio morfologico de una
especie producido continuamente en el tiempo, como el ejemplo mostrado en la figura 1.
Despues se desarroilo la datacion de los periodos geologicos midiendo la desintegracion
de elementos radiactivos. El tercer paso fueron los reiojes moleculares. A partir de los pri-meros
trabajos de Zuckerkandl y Pauling [44], y de Margoliash [28], comparando secuen-cias
de amino^cidos de hemoglobina y de citocromo c, Zuckerkandl y Pauling [45] propu-sieron
que la velocidad de variacion de la secuencia de amino^cidos seria aproximada-mente
constante para cada proteina a lo largo de su evoluci6n, la misma en cada rama fi-logenetica
divergente, aunque distinta para cada proteina. Esto abrio la puerta de la filo-genia
molecular. A partir de entonces, durante los liltimos 30 afios, nuestro conocimiento
de la filogenia ha progresado mucho con el desarroilo y la aplicacion de esta idea, estu-diando
secuencias de proteinas y acidos nucleicos como marcadores moleculares de la
evoluci6n. Veanse revisiones en [10, 31, 39 y 43].
Supongamos que una proteina tal como el citocromo c varia a velocidad constante me-diante
cambios aleatorios en su secuencia de aminoacidos. En principio cualquier varia-
Flgura 1.—Serie de djferentes especles fbsiles del Gasteropodo Vivipara
que han vivido en Hungria desde el Terciario (65 Ma) hasta la actualidad. La
serie es una interesante demostracion paleontologica de la evolucion biologica,
y ademas es un buen reloj paleontolbgico. Como su variacion ha sido continua,
cada forma es caracteristica de un corto periodo de tiempo [15].
67
cion que se produzca en su secuencia puede ser virtualmente compartida por todos los
miembros de la poblacion, dado que hay libertad de intercambio de material genetico en-tre
todos ellos. En realidad una especie geneticamente definida debe ser homogenea para
tales variaciones. La proposicion anterior significa que las variaciones en la secuencia de
una proteina se fijan en toda la poblacion a una velocidad constante. Supongamos ahora
que algunos individuos quedan aislados geneticamente produciendose una nueva rama
evolutiva divergente; la proteina continuara variando a la misma velocidad en cada grupo,
pero sus cambios (aleatorios) en cada comunidad geneticamente aislada seran diferentes,
de forma que cuanto m^s distante en el tiempo haya sido la divergencia es de esperar que
haya m^s diferencias entre ellos. Este principio es la base de la filogenia molecular. La fi-gura
2 muestra un ejemplo de estos resultados: el primer arbol filogenetico molecular que
se construyb, basado en la secuencia del citocromo c.
El principal problema de estos metodos es que la constancia de la velocidad es una pro-piedad
que no siempre se cumple. Cuando ocurre esto—cuando la misma proteina cambia
mas deprisa en una especie que en otra—puede haber un conflicto importante pues una
especie, o el grupo que representa, podria quedar muy deslocalizado de su posicion filo-genetica
real, Sarich y Wilson [40] han propuesto el test de velocidad relativa para resolver
estos problemas, Este metodo no requiere un conocimiento previo del tiempo de diver-gencia,
sino el uso de una tercera especie, externa al grupo, como referenda, tJnicamente
se necesita saber que tal especie se separ6 de las dos estudiadas antes que ellas entre si.
Esto se usa generalmente en 1 1 actualidad, y es muy util para algunos estudios. Por ejem-plo,
se pueden estudiar las relaciones entre familias de mamiferos tomando un p^jaro co-mo
referenda. Obviamente la especie de referenda debe ser representativa de la velocidad
media del reloj; no puede ser una especie de reloj r^pido ni lento. El problema cuando se
investigan las relaciones entre grandes grupos es asegurarse que la especie (o mejor, varias
especies) de referenda sea realmente externa al problema que se estudia, Esto es relativa-mente
f^cil entre grupos pr6ximos, pero cuando se analizan grupos potencialmente muy
separados, la eleccidn de la especie de referenda puede ser un problema importante.
Supongamos que estamos estudiando con RNA las divergencias entre dos Mamiferos
de familias distintas, y tomamos un p^jaro como especie externa (pues sabemos Men por
otros metodos que la rama que condujo a las Aves se separb de la que llev6 a los Mamiferos
antes de que las familias de Mamiferos se separasen entre si). Supongamos ahora que ve-
68
mos m^s diferencias en la secuencia del RNA entre los dos Mamiferos que entre uno de
ellos y el p^jaro. Entonces, est^ claro que la molecula ha cambiado m^s deprisa en un Ma-mifero
que en el otro, y se concluye que uno de ellos es una ''especie de reloj rapido" o el
otro una "'especie de reloj lento''. Esto es normal y ocurre con cierta frecuencia; el funda-mento
tedrico de este efecto y la forma de corregirlo se expliccin m^s abajo. Supongamos
ahora que estudi^semos las relaciones entre un murcielago y ciertas aves (con la hipotesis
err6nea de que el murcielago es una especie relacionada directamente con las Aves) y to-masemos
un caballo como especie externa de referencia. Como el caballo y el murcielago
(ambos Mamiferos) son parientes proximos, observariamos m^s diferencias entre el mur-cielago
y cualquier ave que entre el murcielago y el caballo. Si persistiesemos en la hip6te-sis
equivocada de que el murcielago es pariente mas pr6ximo de las aves que del caballo,
entonces el murcielago seria calificado como una especie de reloj rdpido.
mono verde
polio, pavo
pinguino
—
-—(8
pato
Drosophil
tabano
levadura
polilla Rhodospihllum
Figura 2.—Arbol filogen^tico basado en el citocromo c. Las distancias filogeneticas ex-presdas
en cada rama se han calculado per las diferencias de aminoacidos entre cada dos
especies, como se muestra en la tabia I. Los circulos numerados indican los puntos de ra-diacion
evolutiva [10].
69
Esto ha ocurrido con varies estudios que se han hecho sobre la filogenia de los Ar-tropodos:
Boore et al. [6], tratando de investigar si los Artrdpodos eran un grupo homoge-neo,
tomaron dos Nematodos como puntos de referenda, suponiendo que su divergencia
de la linea de los Artropodos (lo que es admitir a priori que los artropodos constituyen una
linea) debio ocurrir mucho antes que la de los artropodos entre si. Dos anos m^s tarde, e'
grupo de Lake [2] usando Equinodermos y Cnidarios como puntos de referenda llegaron
a la conclusi6n opuesta: los Nematodos estarian realmente dentro del grupo de los Artr6-
podos (jsi esto fuese cierto, Boore et al. habrian tomado como especies extemas de referen-cia
unas que pertenecerian al mismo grupo! sin embargo, ninguno de los dos grupos de
investigadores interpreto correctamente sus resultados).*
Este principio es la base para determinar la velocidad evolutiva de una proteina o de un
^cido nucleico. La tabla I muestra las diferencias en las secuencias de amino^cidos del ci-tocromo
c entre 20 especies de varias lineas filogeneticas (16 animales, una planta y tres
hongos). El arbol filogenetico de la figura 2 se ha construido con estos datos. Adem^s los
mismos datos se pueden usar para determinar la velocidad evolutiva de la proteina, como
se muestra en la figura 3. Cada punto de la gr^ca se determina por la diferencia de ami-noacidos
entre dos especies y el tiempo transcurrido desde la divergencia entre sus dos
lineas. Se supone que ese tiempo se conoce previamente por el registro f6sil, o eventual-mente
por cualquier otra fuente. La tabla U muestra las velocidades evolutivas de varias
proteinas determinadas con este metodo [10, 31, 43]. Ahora, una vez conocida la velocidad
de evolucion de una proteina, la curva puede usarse para determinar la edad de la diver-gencia
entre otros grupos. Ademas, como puede verse, unas proteinas evolucionan mas
deprisa que otras, lo que es de esperar, de acuerdo con el razonamiento expuesto arriba.
Asi podemos disponer de relojes diferentes para estudiar problemas mas amplios o mas
concretos. Por ejemplo, una mol^ula r^pida, como el peptido C de la Insulina que evolu-ciona
muy deprisa ser^ apropiada para estudiar relaciones filogeneticas cercanas que se
han producido en periodos cortos de tiempo, tales como familias de mamiferos, mientras
que una proteina lenta, como el citocromo c, ser^ buena para estudiar reladones lejanas,
como la revision completa de todos los metazoos.
* Este tratamiento poco riguroso de los datos ha llevado a estos autores [2] a proponer el "su-perphylum"
Ecdisozoa que englobaria Artropodos, Nematodos y otros grupos que tienen en
comun el fenomeno de la muda. En realidad este grupo no tiene ningun fundEunento morfol6-
gico ni molecular.
70
Tabia
Diferencias en la secuencia del citocromo c [33,34]. Como puede verse, cuanto mayor
es la distancia filogenetica entre dos especies mayor es el numero de aminoacidos dis-tintos.
Este tipo de datos se usa para construir arboles filogeneticos como el de la figura
1 , y para calcular velocidades evolutivas (ver la figura. 3 y la tabIa II).
1
Candida
2
51
o
c:
51 51
1
50
S
50 49
2
50 50
2
s
51
-2
2.
o"
1
51
.i
50
c.
51
5
8
-g
B
t
51 53 51 48 47
1
1
47 50 42
2
27
CO
1
TO O
ol
levadura 45 45 46 45 45 45 45 45 46 46 45 46 47 49 47 47 45 47 47 41
Neurospora 48 47 46 46 46 46 46 46 49 47 48 46 47 49 49 48 41 47 54
Trigo 43 43 46 45 45 44 44 44 47 46 46 46 46 46 48 49 45 45
Mariposa de seda 31 X 29 28 27 25 27 26 28 28 27 27 31 28 29 32 14
Dmsophila 27 26 22 22 22 21 22 21 24 23 24 22 29 24 22 24
atun 21 21 19 18 17 18 17 17 18 17 18 17 26 18 15
sapo 18 17 14 13 11 12 11 11 13 11 12 11 24 10
Tortuga 15 14 11 10 9 9 8 9 11 8 8 7 22
Serpiente cascabel 14 15 22 21 20 21 19 18 21 19 20 17
pato de Pekin 11 10 10 9 8 8 7 6 10 3 3
pJngGino 13 12 12 11 10 10 9 8 10 2
polio, pato 13 12 11 10 9 10 9 8 12
canguro 10 11 7 8 6 7 6 6
conejo 9 8 6 5 4 5 2
ballena 10 9 5 4 2 3
perro 11 10 6 5 3
cerdo, vaca, oveja 10 9 3 2
burro 11 10 1
caballo 12 11
mono Rhesus 1
hombre
La principal hip6tesis en la que est^ basados estos m^todos es que las macromol^ulas
evolucionan a velocidad constante. Sin embargo esto tiene varios problemas, como lo de-muestra
este ejemplo: la separacion de las lineas evoluHvas que condujeron a las aves y a
los mamiferos ocurrio en el P^rmico, hace unos 275 millones de anos (Ma), mientras que la
separaci6n entre las diferentes lineas de insectos ocum6 despues, en el Tri^sico (hace unos
225 Ma). Como la divergencia entre los vertebrados ocurri6 antes que la divergencia entre
los Insectos, es de esperar que las diferencias de la secuencia de aminoacidos entre dos
6rdenes de Insectos, como Lepid6pteros y Dipteros fuese menor que las que pueda haber
entre dos Vertebrados distantes, tales como Aves y Mamiferos, pero esto no es asi siempre:
71
La velocidac' media estimada de variacion de secuencia en el citocromo c es de un ami-noacido
de cada 100 cambiado cada 20,16 millones de anos (vease la figura 3 y la tabla U).
El citocromo c tiene404 aminoacidos, lo que hace que su velocidad evolutiva global sea:
_ aa que cambian _ \ lOQr^ 1^^
''^^^"''^" "
tiempo - " 20,1 6M>' " 19,38Ma
es decir, un aminoacido cambia en el total de la molecula de proteina cada 19,38 Ma en
cualquier rama filogenetica. Como los ordenes de insectos se separaron hace 225 Ma es de
esperar que la diferencia entre el citocromo c de una mosca y de una mariposa sea de
\CU3
aaque cabian - v_,_/,,.,v.„ • tiempo 225Ma = 11,61 aminoacidos evolucion F
\9,2,%Ma
por la misma razon, entre un pajaro y un mamifero debia haber 275/19,38 = 14,19 aminoa-cidos
diferentes. Sin embargo, los datos experimentales no concuerdan con las prediccio-nes
de la teoria: hay 14 aminoacidos diferentes entre la mosca del vinagre (Drosophila) y la
mariposa de la seda (Botnbix)—ciertamente mas de 11,61; hay 8 aminoacidos diferentes
Tabla U
Las distintas proteinas evolucionan a velocidades diferentes. Estos datos se han
determinado a partir de las pendientes de curvas como la de la figura 3. El perfo-do
evolutive es el tiempo en millones de anos (Ma) requerido para producir una
diferencia de un 1% en la secuencia de amhoacidos. Las protemas lentas como
las histona s tienen periodos evolutivos muy largos. Por el contrario, los fibrino-peptidos
evolucionan muy deprisa. El citocromo c es una protema de velocidad
media, y asi util para estudios filogeneticos amplios (vease la figura 2) [1, 31, 43].
Proteina Periodo
evolutivo (Ma)
Histona H4 400
Histona H3 300
Histona H2B 60
Col^geno a-1 36
Citocromo c 20
Lactato desidrogenasa (B) 19
Insulina (p^ptidos A and B) 14
Mioglobina 6
Anhidrase carbonica B 4
Albumina de suero 3
Insulina (peptido C) 1.9
Fibrinop^ptido A 1.7
Fibrinop^ptido B 1.1
73
40
30 -
20 -
10 -
'
1 1
1 1
~
1
"
-
'2. y^ -
-
3 Vy^ -
- '-y^^ -
—
8 ^y^ •s
"
^
•^
1 1
1 1
"
200 400 600
Tiempo (Ma) desde la divergencia
Figura 3.—Velocidad de evolucibn de una protefna (citocromo c).— Cada punto
corresponde a la comparacion entre dos especies: diferencias en la secuencia de
aminoacidos frente al tiempo de divergencia. En general puede admitirse que hay una
relacion lineal entre estas dos variables, aunque hay puntos que se desvian
notablemente (vease el texto). La pendiente de esta recta es 0,0496, que significa el
tanto por ciento de aminoacidos de la proteina que han cambiado cada millon de anos.
El valor inverse es el periodo evolutive (20.16 Ma para que se produzca un 1% de
cambio). Los datos de diferencias de aminoacidos se han tornado de la tabia I, y los
datos de tiempo se han tomado del registro fosil, para las siguientes divergencias: 1,
vertebrados/insectos; 2, anfibios/peces; 3, 4 y 5, mamiferos/reptiles-aves; 6,
reptiles/aves; 7, insectos entre si; 8, mamiferos entre si. Xos puntos que estan por
encima de la linea recta estan promovidos por especies de reloj rapido, y los que
estan por debajo de la linea, por especies de reloj lento. El punto 5 es el reloj lento
comentado en el texto. Datos moleculares tomados de [1, 10, 31] y mas puntos de la
labia I, y los datos de tiempo de [29]. Las velocidades de evolucion de proteinas de la
tabIa n se han determinado con graficas como esta.
entre el perro y el pato de Pekin, y 10 entre el perro y el pingiimo o el pato (bastante
menos de los 14,9 que le corresponderian). El reloj del citocromo c ha ido mas deprisa de
lo normal en los insectos y m^s despacio en los vertebrados.
Este case demuestra pues, que la misma proteina puede actuar eventualmente como un
reloj rapido o lento en distintas lineas evolutivas. Sin embargo, muchas proteinas exhiben
una velocidad constante de evolucibn que se puede determinar estadisticamente. Estos
estudios deben tener muchos datos a fin de que sean estadisticamente significativos. En la
figura 3, los puntos 3, 4 y 5 describen el mismo efecto: la divergencia entre las dos ramas
de vertebrados que condujeron a mamiferos y reptiles, respectivamente. Cada punto
representa xm caso particular de diferencia entre dos especies.
73
No siempre es facil saber si una especie es un reloj rapido o lento. El problema es que la
especie de referenda debe ser establecida previamente como externa a los grupos (separa-da
de eUo& antes de su diversificaci6n), es decir, que su posicion filogenetica debe ser
aceptada a priori. Cuando esto no se conoce con certeza, antes de afimiar que una especie
es un reloj rapido o lento se debe analizar una muestra muy ampUa de muchas especies.
Este criterio, sin embargo, no se ha aplicado con rigor. For ejempo. Field et al. [11] analiza-ron
cuatro artropodos (un insecto, un miriapodo, un crustaceo y un quelicerado). Sus re-sultados
demostraron un parentesco entre ellos mucho m^s lejano de lo que cabria esperar
si los artropodos fuesen un grupo filogeneticamente homogeneo. Entonces decidieron que
tres de ellos eran especies de reloj rapido y los descartaron del estudio. For motivos simi-lares,
el grupo de Lake [2] descarta tres Nematodos de cuatro analizados, etc.
La velocidad de variacion de una macromolecula depende de dos variables: la probabi-lidad
de que ocurra cada variacion, y las posibilidades de sea aceptada. Consideremos la
primera: lo cierto es que no todos los cambios pueden ocurrir con la misma probabilidad.
For razones de mecanismos quimicos, ciertos cambios ocurren con mayor facilidad. Este
problema ha sido estudiado profundamente para el caso de la sustituci6n de nucleotidos
en los acidos nucleicos. El primer m^todo que se us6, denominado modelo de un pardmetro,
fue propuesto por Jukes y Cantor [20]: se supone que todas las variaciones ocurren al azar
entre los cuatro nucleotidos con la misma probabilidad, de manera que cualquier sustitu-cion
tiene la misma probabilidad de ocurrir. Esta suposicion no es realista, ya que los cam-bios
que solo impUcan purinas o pirimidinas entre si, esto es, las transiciones (cambios A <-^
G o C <-> T) estan mecanisticamente favorecidas frente a las transversiones (cambios purina
<r^ pirimidina A 4^ C, A <-> T, 6 G <-> C, G <^ T), ya que las primeras ocurren por el meca-nismo
quimico simple de tautomerizacibn, mientras que las segimdas requieren un meca-nismo
mucho m^s complejo.
Con objeto de corregir este problema, Kimura [21] propuso el modelo de dos pardmetros
considerando independientemente transiciones (pur <-> pur, pyr <r^ pyr) y transversiones
(pur <r^ pyr). Desde su formulaci6n, esta correccibn se considera absolutamente necesaria
en los estudios de filogenia molecular [19, 25].
Este problema es mucho m^s complicado cuando se estudian secuencias de proteinas,
ya que ahi no hay solo dos velocidades diferentes, sino pr^cticamente 19! (factorial de 19).
En efecto, suponiendo que cualquier cambio de un amino^cido por otro pueda ser acepta-
74
do (lo que es otro problema diferente, discutido arriba), cada uno de eso*^ cambios tiene
una probabilidad diferente: unos pueden ocurrir cambiando s6lo una base, otros necesitan
que cambien dos bases, y otros necesitan que cambie todo el triplete. Algunas de estas
sustituciones de bases pueden ocurrir con mayor facilidad que otras, como acabamos de
ver. Un cambio de un amino^cido por otro que tiene que ocurrir en tres pasos consecuti-vos
transcurre a traves de posiciones intermedias cuya aceptaci6n puede ser muy diferente
de la que pueda tener la situaci6n final. De forma que cuando observamos las modifica-ciones
que se ban producido en una proteina a lo largo del tiempo, estamos viendo real-mente
una sombra borrosa de la variacion real que ha ocurrido en su gen. En general, la
variacion de un acido nucleico es mas rapida y mas estable que la de una proteina, y asi
tambien es estadisticamente mas significativa. Esto, unido a que hoy dia el an^isis de se-cuencias
de ^cidos nucleicos es m^s f^cil que el de proteinas, ha hecho que aquellos hayan
reemplazado a estas en el campo de la filogenia molecular.
Hay proteinas que evolucionan mas deprisa que otras, como muestran los datos de la
tabla IL Entre los acidos nucleicos hay tambien diferencias importantes. Por ejemplo. El
DNA mitocondrial y el RNA ribos6mico, dos tipos de Acidos nucleicos muy usados para
estos estudios, son herramientas muy diferentes (v^ase la figura 4). El DNA mitocondrial
es una mol^cula que evoluciona muy deprisa, y asi es util para estudiar relaciones entre
especies que se han separado recientemente, no hace m^s de 15 Ma (por ejemplo, los hu-
40
g 30
20
o 10
Q-y^
•
100 200 300 400 500 600 700
Tiempo de divergencia (Ma)
•
•
40 —
.2 • y
•
'
•
J 30 _ / • ^-^^""^ •
•
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_I\ 1 1 1
20 40 60
Tiempo de dvergenda (Ma)
80
Figura 4.—Velocidades de evolucibn de dos Acidos nucleicos. El rRNA evoluciona lentamente
(tiene un periodo evolutivo de 18 Ma para que se produzca una diferencia de un 1% en la secuen-cia)
y muestra una variacion muy regular con el tiempo. El DNA mitocondrial evoluciona muy de-prisa
y ademas su velocidad cambia rapidamente.
75
manos y los monos). Esta rapidez—del orden de un 25% de divergencia entre especies se-paradas
desde hace solo 15 Ma—se debe probablemente a la carencia del sistema de repa-racion
del DNA en la mitochondria [39]. For el contrario, el RNA ribosomico (por ejemplo,
el rRNA 18S, o su gen llamado "rDNA 185'') cambia mucho mas lentamente: hay solo un
33% de diferencia entre especies separadas desde hace 600 Ma. El rRNA es una buena he-rramienta
para estudiar relaciones filogeneticas amplias, y en efecto, se ha usado para re-visar
las relaciones entre metazoos (artropodos, moluscos, poliquetos, etc) y bacterias. Va-rios
trabajos basados en rRNA IBS estan comentados m^s abajo.
^TIENE UNA BASE TEORICA LA TESIS DE KIMURA?
La figura 3 muestra que se puede admitir en principio que el citocromo c evoluciona a ve-locidad
constante—aunque tambien hay desviaciones notables de esa regla
—
. En la tabla
n hay mas ejemplos. ^Por que muchas proteinas evolucionan a velocidad constante, y por
que hay diferencias de velocidad entre unas y otras? En general se acepta que la probabili-dad
de mutacion es esencialmente la misma para cada sitio en la secuencia de una protei-na
y que las diferencias de velocidad de evolucion se deben a diferencias en la probabili-dad
de que las mutaciones se fijen [43-47]. Este hecho esta basado en el concepto de res-tricciones
funcionales: cualquier proteina tiene partes altamente comprometidas con su
funcion donde los cambios son dificilmente aceptados, y otras cuyo papel no es tan crucial
y donde hay m^s holgura para aceptar mutaciones. La proporcion entre los sitios no fun-cionales
y funcionales condicionar^ la proporcion de mutaciones que pueden fijarse, de-terminando
la velocidad de evolucion. Uno de los casos que mejor ilustran este efecto es la
insulina, una proteina hormonal. La insulina se sintetiza en forma de una molecula mas
grande, denominada proinsulina. Durante la maduracion la proinsulina se rompe en tres
trozos, denominados respectivamente peptidos A, B y C. El peptido C es necesario para
que el proceso de maduracion se haga correctamente, pero la hormona funcional esta for-mada
solo por los peptidos A y B. Como puede verse en la tabla I, la velocidad de evolu-cion
de los peptidos A y B de la insulina es lenta (1 % de cambio cada 14 Ma), mientras que
la del peptido C es muy rapida (1% de cambio cada 1,9 Ma).
La teoria neutralista de la evolucibn molecular propuesta por el genetista de poblacio-nes
Motoo Kimura en 1974, y revisada por el mismo en profundidad en 1983 [22] pretende
dar una explicacidn a la velocidad constante de variacidn de las secuencias de proteinas.
Esta teoria afirma la mayor parte de los cambios producidos a nivel molecular (secuencias
76
de aminoacidos en proteinas, o de bases en acidos nucleicos) son neutrales, es decir, que
son cambios que no tienen valor selectivo. Sin embargo Kimura no ha dado realmente una
explicacion te6rica a' su tesis; se limita a presentar una colecci6n de datos empiricos y a
sacar ciertas conclusiones de ellos, sin un razonamiento teorico convincente que la apoye.
Hemos visto que existen desviaciones importantes de la velocidad constante de cada
proteina. ^A que se debe este efecto? Segun Goodman [12, 13] es muy probable que la ve-locidad
de variad6n se acelere despues de la duplicacion de un gen (mecanismo b^sico
para crear proteinas nuevas), ya que eso promoveria nuevas adaptaciones que podrian
desencadenar una radiacion adaptativa. Un buen ejemplo de este efecto se ha observado
con las extremadamente altas velocidades de substituci6n de aminoacidos que siguieron a
la duplicaci6n de los genes en la separacion de las hemoglobinas ay ft. [9].
En nuestro grupo hemos estado trabajando durante los liltimos 15 anos en la optimiza-ci6n
del metabolismo y en la filogenia basada en datos bioquimicos, y los resultados obte-nidos
nos dan una base te6rica para comprender mejor este hecho. Hemos demostrado
que varios aspectos del metabolismo han estado sometidos a un proceso de optimizacion.
Esto incluye disefios de rutas metabolicas, tales como el ciclo de las pentosas-fosfato [32-
34], el ciclo de Calvin [32] y la glicolisis [18, 35]. Sin embargo, no todo el metabolismo tiene
un disefio optimizable. For ejemplo el diseno del ciclo de Krebs es un problema de solu-cion
linica que no puede optimizarse porque no hay otras posibilidades [36]. Los meca-nismos
de optimizacion han operado tambien en la estructura molecular. Nosotros lo he-mos
demostrado para la estructura de la molecula de glucogeno [30, 37] y tambien hemos
descrito un caso de metabolismo no optimizado
—
paleometabolisttio—en la ostra (Ostrea
edulis), una paleoespecie viva documentada en el registro fosil desde el Triasico (hace 280
Ma) [38]. La optimizad6n de la molecula de glucogeno demuestra que la estructura de
otras macromoleculas mucho m^s complejas, mas decisivas para la vida y con mas posibi-lidades
de cambio, tienen que ser tambien optimizables. Es logico suponer que la optimi-zacion
de una macromolecula mucho mas complicada como una enzima sea mucho m^s
costosa y que pueda modificarse para adaptarse a condiciones ambientales diferentes, lo
que puede implicar procesos de reoptimizaci6n cuando el grupo se diversifica ocupando
nuevos ambientes. Los trabajos del grupo de Heinrich [16, 17] sobre la optimizacibn enzi-matica
apoyan esta idea.
77
Supongamos que una proteina esta optimizada. Supongamos para simplificar que esa
proteina esta dividida en dos partes diferenciadas que llamaremos zona funcional y zona no
funcional, respectivamente. Podemos admitir que la seleccion natural no pennite ningiin
cambio en la zona funcional—pues esta degeneraria
—
, pero los permite todos en la no
funcional. Como la probabilidad de que ocurra una mutacion es la misma en cualquier si-tio,
los cambios ocurriran permanentemente en la zona no funcional. Esto determina una
velocidad constante de variacion que sera mayor o menor segiin la proporcion de estas
dos zonas en el total de la proteina. Esto es igualmente aplicable a acidos nucleicos.
Admitamos que la evolucion de una proteina es un proceso de optimizacion de su es-tructura,
de acuerdo con nuestros resultados comentados arriba, y veamos como puede
transcunir este proceso. Al principio de su historia, cuando la proteina esta lejos de su es-tructura
optima, la probabilidad de que un cambio al azar pueda mejorarla es grande, de
manera que podran ser aceptadas muchas mutaciones, y asi su velocidad de variacion ser^
muy alta. Esa velocidad ira decreciendo a medida que la proteina se aproxima a su es-tructura
optima a base de acumular mutaciones favorables, de forma que cuando al fin se
alcance la estructura optima, solo los cambios neutros (que no modifican su funcion) seran
aceptados. La proporcion de cambios neutros aceptables sera especifica de cada proteina,
segiin sea el porcentaje de aminoacidos estrechamente comprometidos con su funcion, lo
que determinara que cada proteina, una vez alcanzada su estructura optima, tenga una
velocidad constante especifica de variacion.
Llamemos a a la zona funcional de la proteina, y b a\a zona no funcional. La velocidad
total de variacion de la proteina Vr, sera la suma de las velocidades de las dos partes:
En la figura 5 se representa la variacion de la velocidad total a lo largo del tiempo durante
la optimizacion de la proteina. Puede verse que la propiedad del neutralismo se cumple
unicamente cuando la proteina esta muy optimizada y la parte funcional ya no evoluciona.
Este razonamiento demuestra que la teoria neutralista de la evolucion molecular de
Kimura no es consistente, ya que carece de soporte teorico y, en cuanto a su cumplimiento
empirico, describe un fenomeno que solo ocurre cuando la proteina esta optimizada. Una
idea parecida ha sido propuesta por Zuckerkandl [48]; segun este autor, la velocidad
constante de variacion de una proteina se debe a que su estructura fluctiia en torno a un
estado suboptimo con respecto a propiedades generales, tales como solubilidad y carga;
78
entonces, como todas las propiedades no pueden optimizarse simultaneamente, hay una
competencia continua para optimizar cada propiedad. El resultado acaba en una serie ili-mitada
de cambios, incluso sin que vane el ambiente: estas variaciones se pueden conside-rar
como un ruido evolutivo, aunque basado en un principio de seleccion.
No puede decirse, como afirma Kimura, que la mayor parte de los Ccmibios que se pro-ducen
a nivel molecular son neutrales. Cuando la proteina esta optimizada, los cambios
neutrales son en realidad los linicos que se producen, pero durante el proceso de optimi-zaci6n,
el porcentaje de cambios neutrales y selectivos depende de dos variables: del por-centaje
de amino^cidos estrechamente comprometidos con la funci6n, y de lo cerca que
estemos de la estructura 6ptima.
Hay, sin embargo, algo de cierto en la tesis de Kimura: Es mucho mas f^cil que los cam-bios
neutrales se produzcan a nivel molecular que a nivel macroscopico, ya que un cambio
molecular neutro no trasciende y pasa absolutamente inadvertido, mientras que cualquier
100-
tiempo
Figura 5. Efecto de la optimizaci6n de una proteina sobre su velocidad de evoluci6n. La
velocidad de evolucion de una proteina (A) es la suma de la velocidad de evolucion de la
parte funcional (:) y la no funcional (z). Al principio, cuando la proteina esta poco optimizada,
su parte funcional evoluciona muy deprisa, y esta velocidad va disminuyendo hasta llegar a
ser nula cuando se alcanza la estructura optima. Por el contrario, la velocidad en la zona no
funcional es independiente del grado de optimizacion de la proteina, por lo que es siempre
constante.
79
cambio morfol6gico, por inocuo que pueda parecer en un principio, es facil que acabe te-niendo
un s?<5nificado. Un cambio de color, unos lunares en una posicion determinada, etc,
son rasgos que pueden adquirir facilmente un valor selectivo. Hasta ahora nadie parece
haber demostrado que exista una diferencia morfologica sin valor selectivo. Pero que los
cambios neutrales puedan ocurrir con mas facilidad a nivel molecular, no significa que
sean los que predominan o hayan predominado siempre a ese nivel. La tesis de Kimura
podria formularse mas ajustadamente diciendo simplemente que cuando una proteina
esta optimizada, como no puede mejorarse, los unicos cambios que se aceptan son los que
no estropean su funcion; pero eso es tan obvio que se explica solo, sin teoria.
CAMBIOS EN LA VELOCIDAD DE EVOLUCI6N
Podria pensarse que tras una larga historia evolutiva todas las proteinas deberian estar ya
optimizadas, y asi todas estarian variando a velocidad constante—como acabamos de ver,
la filogenia molecular esta basada en esta hipotesis—. Es cierto que lo 16gico es esperar que
esa hipotesis se cumpla actualmente en muchos casos despues de una larga evolucion, pe-ro
suponer que se ha estado cumpliendo desde hace muchos millones de afios puede pro-ducir
un error grave a la hora de deducir relaciones filogeneticas. Hay varios problemas:
las condiciones de optimizacion pueden haber sido muy diferentes en los distintos grupos,
y ademas pueden haber cambiado a lo largo del tiempo. Cada molecula tendra tambien
una diferente sensibilidad a cambiar su velocidad de variacion; algunos cambios ambien-tales
pueden promover una estructura optima muy diferente, condicionando que su velo-cidad
de variacion pueda can. ' iar durante un periodo discreto de tiempo; despues podria
recuperarse su velocidad inicial, o podria cambiar el tamaiio de la zona funcional, lo que
llevaria a cambiar su velocidad permanentemente. El resultado es en cualquier caso el
mismo: la velocidad de evolucion puede cambiar por diversos motivos.
Por ejemplo, la hemoglobina y el citocromo c tienen que ser proteinas sensibles a cam-biar
sus estructuras como consecuencia de cambios en la presi6n de oxigeno en el am-biente.
Como la presion externa de oxigeno debe condicionar su concentracion dentro de
la celula, un cambio de aquella ha de modificar la afinidad quimica de la cadena respirato-ria,
y el citocromo c debe ajustarse a esas nuevas condiciones. Es de esperar pues, que
cuando se produce una amplia radiaci6n de un grupo—una expansi6n de especies para
ocupar nuevos nichos con ambientes m^s o menos aerbbicos—la velocidad de evoluci6n
80
de las proteinas relacionadas con el transporte y el metabolismo del oxigeno pueda tener
incrementos dramaticos como consecuencia de un proceso de reoptimizacion. Este feno-meno
sera diferente en especies distintas de la misma familia, o en familias distintas deri-vadas
del mismo grupo. El mismo concepto puede aplicarse a otras proteinas relacionadas
con otras variables ambientales. La eleccion de la molecula con la que se va a hacer el es-tudio
no es trivial, hay muchas variables diferentes que deben considerarse en cada caso.
Pero iqu^ pueden significar los relojes rapidos en el RNA ribosdmico? Es facil com-prender
que se d^ el efecto de reioj r^pido en proteinas tales como la hemoglobina o el ci-tocromo
c, donde acabamos de ver que existe una relaci6n obvia entre su estructura opti-ma
y las condiciones ambientales. Sin embargo, no es f^cil comprender que ocurra este
efecto con el rRNA 18S, donde no existe esta relacibn. En realidad, el RNA ribosomico no
es linicamente una molecula lenta, sino que su velocidad de variacion es muy estable.
MAS PROBLEMAS
Hay muchos m^s problemas. A continuaci6n sei\alaremos algunos de los m^s importantes.
El efecto del tiempo de generacidn.—^En ciertas moleculas se han descrito velocidades de-variaci6n
m^s altas en monos que en humanos, y tambien velocidades mas altas en roedo-res
que en primates. Estas diferencias de velocidad se explican por el efecto, propuesto por
Kohne (1970) [23], del tiempo de generacidn (tiempo medio en la especie que transcurre des-de
que un indiviuo nace hasta que se reproduce): el tiempo de generacidn en roedores es
mucho mas corto que en primates, y entre estos, el tiempo de generaci6n de la especie
humana es mas largo que el de otros, de forma que el niimero de replicaciones del DNA
por ano podria ser mucho m^s alto en roedores que en el hombre (cf. Li & Graur [25]). En
los artr6podos hay especies de baja velocidad de generacion en todos los grupos princi-pales
(quelicerados, insectos, miri^podos y crust^ceos), y muchas veces no se conoce con
exactitud esta velocidad, de manera que este problema solo puede ser resuelto analizando
muchas muestras distintas. Otra vez vemos que la mejor forma de resolver los problemas
de la estadistica es con m^s estadistica; formalmente hablando, la estadistica debe usarse
con rigor: el tamano de la muestra debe ser grande, y especialmente cuando los resultados
parecen incoherentes.
El tiempo que tarda en fijarse una mutacidn.— Este es un problema complejo. Para com-prenderlo
consideremos la diferencia entre seleccibn natural y seleccibn artificial. A dife-
81
rencia de la primera, en la seleccion artificial hay un plan preconcebido y ejecutado perso-nalmente
por el cuidador, el cual selecciona los progenitores de cada generacion a fin de
acentuar un car^cter buscado, o eliminar otro indeseable. El hecho de seleccionar drasti-camente
los progenitores determina que todos los descendientes tendran ese caracter, y asi
elimina el largo periodo de fijacion de la n\utaci6n en la poblacion. Por eso la seleccion
artificial es mucho mas rapida que la seleccion natural, y usualmente se consigue el objeti-vo
buscado en unas pocas generaciones. En la seleccion natural el tiempo de fijacion de un
gen depende de la magnitud de la poblacion. En una especie distribuida por todo un con-tinente,
con libertad de intercambio genetico en todo el territorio, una mutacion puede
tardar muchos miles o millones de afios en fijarse, mientras que en una poblacion peque-na,
aislada geograficamente, el tiempo de fijacion puede ser muy corto. Las especies evo-lucionan
mucho mas deprisa en una isla que en el continente. Una proteina optimizada
con una zona no funcional grande, donde se aceptan muchas mutaciones sin dificultad, en
una poblacion muy amplia, producira inevitablemente una dispersion neutra (polimor-fismo
neutral) muy grande; ciertos individuos tendran unos aminoacidos cambiados dis-tintos
de los que tengan otros sin que haya diferencias funcionales entre ellos; vease un
ejemplo en los puntos de 80 Ma en la evolucion del DNA mitocondrial (fig. 4,). Esto origi-na
una proteina con mucha variacion individual, donde se aceptan mutaciones a una velo-
Figura 6. Nuevas Ideas sobre la forma del ^rbol filogeniitlco. k, Forma clasica del
arbol come puede verse en muchos libros de texto, con la fomria tipica de un cono de
diversidad creciente. B, Forma prouesta por Gould [14]: un arbol 'horizontal' que
parece mas bien un arbusto despues de una poda selectiva, con la mayor diversifi-cacion
al principio, y una posterior eliminacion de muchas ramas. Esta idea esta
fuertemente soportada por las dos grandes explosiones de biodiversidad (el Precam-brico
de Ediacara, y el Cambrico medio de Burgess Shale). La linea discontinua rep-resenta
la epoca de Burgess Shale, con la mas alta diversidad conocida.
82
cidad mayor que a la que se fijan, originando mucha dispersion de puntos en las gr^cas.
La forma del ^rbol filogen4tico.—Hay otro problema importante que no se ha mencionado
antes en la literatura en relacion con la filogenia molecular: la estructura real del ^rbol filo-genetico
es critica para evaluar las posibilidades de los metodos de secuencias. EI ^rbol
filogenetico que se suele ver en los libros tiene la forma tipica vertical de complejidad cre-ciente
mostrado en la figura 6A. En su lugar, Gould [14] ha propuesto una Jbrma horizontal
que se asemeja mas a v.n arbusto podado que a un arbol (Figura 6B): una gran diversidad
al principio, la posterior ehminacion de muchos grupos, y la pervivencia de unas pocas
ramas que se siguen diversificando m^s lentamente. Esta idea est^ apoyada por las dos
grandes radiaciones documentadas en el registro fosil: la del Prec^mbrico de Ediacara (580
Ma) y la del Cambrico medio de Burgess Shale (530 Ma) [8] donde se ha encontrado mu-cha
m^s diversidad que la que se ve despues. En la fauna fosil de Burgess Shale hay 20 6
30 grupos diferentes de Artr6podos sin representantes actuales [14, 41].
La tesis de Gould es muy razonable y puede considerarse empiricamente demostrada.
Ademas, nuestro razonamiento contribuye a darle im soporte te6rico: la diversificaci6n es
mucho mas facil al principio, cuando el material est^ sin perfeccionar y su optimizaci6n
puede seguir rumbos diferentes. La mayor diversificacion se produjo pues, en poco tiempo
hace muchos millones de anos, y esto puede producir incertidumbre en el reloj en los pri-meros
estados de la evoluci6n. Para un estudio filogenetico amplio debe usarse una ma-cromolecula
lenta, como el rRNA 18S. Pero esa molecula capaz de medir periodos largos
de tiempo no puede tener suficiente precision para discriminar el gran niimero de bifurca-ciones
que ocurrieron muy proximas en el tiempo hace cerca de 600 millones de anos. Esto
puede explicar bien la incertidumbre observada generalmente en trabajos que tratan de
establecer relaciones filogeneticas lejanas basados en el analisis del RNA ribos6mico. Una
mol^ula como el citocromo c, sensible a los cambios ambientales, podria quiz^ haber in-crementado
temporalmente su velocidad durante ese perioJo manteniendo el registro de
tales bifurcaciones lejanas. Quiz^ el citocromo c contenga esos datos dificiles de encontrar
en el rRNA 18S, pero hoy dia las modernas tunicas para secuenciar ^cidos nucleicos han
desplazado a las de secuenciar proteinas; lamentablemente parece que analizar secuencias
de citocromo c est^ hoy dia pasado de moda. Nuestro razonamiento sugiere que seria de-seable
recuperar el anahsis de secuencias de citocromo c para terminar este trabajo. No
deberia haber modas cuando se quiere resolver un problema cientifico importante.
83
REVISIONES RECIENTES DE LA FILOGENIA:
artrOpodos y anelidos son GRUPOS ARTIFICIALES
Durante los casi 30 anos que se lleva estudiando la filogenia molecular, la mayoria de los
trabajos publicados sobre los Metazoos tratan m^s de detalles de distribuci6n entre orde-nes
dentro de una clase o famillas dentro de un orden, que de una visi6n global. En gene-ral,
parece haber mas interes en aspectos muy particulares de la filogenia que en proble-mas
mas amplios, quiza porque muchos piensan que los problemas grandes ya est^ re-sueltos.
Es un problema que muchos autores consideren el arbol cMsico como un punto
fijo para ensayar la validez de nuevos metodos, en lugar de tratar de aplicar esos m^todos
para probar si el arbol clasico es correcto; muchos autores parecen dispuestos a aceptar sus
propios resultados solo cuando no entran en conflicto con el esquema cMsico, como si este
fiiese un dogma. Sin embargo, son tantos los datos de filogenia molecular que demuestran
que Artropodos y Anelidos son grupos artificiales que no puede ignorarse la evidencia.
La posible unidad o heterogeneidad de los artr6podos es quiza el problema mas im-portante
planteado en la filogenia de los Metazoos. Los trabajos de Manton [26, 27] fiieron
posiblemente los primeros en seiialar una larga serie de caracteristicas diferenciales entre
los distintos grupos de artr6podos y reclamar su falta de homogeneidad. Manton aport6
muchos datos que a su juicio demostraban que los artropodos son un grupo artificial sin
consistencia filogenetica; a esta idea se unieron Whittington y otros [41]. Puesto que los
datos aportados por esos autores eran todos ellos morfologicos, su valor como homologlas
es dificil de establecer. como her os visto mas arriba. La tesis de Manton ha sido muy criti-cada,
y algunos autores han pretendido quitarle importancia a sus observaciones, pero sus
trabajos nunca han dejado de citarse con m^s datos a favor [4, 5, 42]. Varias revisiones re-cientes
basadas en los caracteres morfologicos [7, 42] vuelven a insistir en el mismo tema, y
los datos de Filogenia Molecular y de Bioquimica le est^n dado la raz6n, aunque muchas
veces a los mismos autores de esos trabajos les parece muy fuerte lo que sus propios re-sultados
est^ diciendo e intentan buscarle otra explicacion: los resultados de Lake [24],
Field et ah [11], Aguinaldo et al. [2] analizando secuencias de rRNA; y Boore et ah [6] estu-diando
la estructura del genoma mitocondrial, confirman la tesis de Manton y las observa-ciones
de otros autores [42]. Igualmente, los Anelidos son tambi^n un grupo artificial, pues
no hay relaci6n filogenetica directa entre PoUquetos y OHgoquetos.
84
Los liltimos resultados de nuestro grupo basados en homologias metabolicas confirman
que Artr6podos y Anelidos son grupos artificiales sin relaci6n filogenetica proxima: los
Poliquetos son parientes proximos de los Quelicerados y Moluscos, mientras que los Oli-goquetos
e Hirudineos lo son de los Insectos, Miri^podos y Crustaceos, siendo muy lejana
la relacion filogenetica entre ellos. Los Artropodos son pues, un grupo polifiletico, y las
caracteristicas morfol6gicas que tienen en comiin representan sin duda el caso mas sor-prendente
de convergencia adaptativava que ha ocurrido en la evolucion de los Metazoos.
Agradecimiento.CEste trabajo ha side subvencionado per la Consejeria de Educaci6n, Cultura y
Deportes del Gobiemo de Cananas.
REFERENaAS BIBLIOGRAnCAS
1. Acher,R., 1974, Biochimie, 56, 1-19. Tabla II
Z AguinaIdo,A.MA., TurbevilleJ.M., Linford,L.S., Rivera,M.C., GareyJ.R., Raff,RA. & LakeJA.
(1997) Nature, 387, 489-493.
3. Ax,P. (1987). The phylogenetic system. John Wiley & Sons, Chichester, UK.
4. Bergstrom, J. (1979) En: Arthropod Phytogeny (ed: A.P.Gupta), pp. 33-56. Van Nostrans
Reinhold, New York.
5. Bergstrom, J. (1986) Zool. Scr. 15, 189-200
6. Boore,J.L., Collins,T.M., Stanton,D., Daehler,L.L. & Brown,W.M. (1995) Nature, 376, 163-165.
7. Budd, G. E. (19%) Trends Ecol. Evol. 11, 356-358.
8. Conway Morris, S. (1993) Nature, 361, 219-225.
9. Czelusniak, J., Goodman, M., Hewett-Emmett, D.., Weiss, M. L., Venta, P. J. & Tashian, R. E.
(1982) Nature, 298, 297-300.
10. Dayhoff, M. O. (1971) En: Molecular evolution, vol.1 "Chemical evolution and the origin of life. (R.
Buvet. & C. Ponnamperuma, eds.) Noth-Holland Publ. Co., Amsterdam, pp. 392-419.
11. FieId,K., 01sen,G.]., Lane,D.J., Giovamioni,5.J., Ghiselm,M.T., Raff,E. C, Pace,N.R. & Raff,R.A.
(1988) Science, 239, 748-753.
12. Goodman,M. (1981) Progr. Biophys. Mol. Biol. 38, 105-164.
13. Goodman,M. Moore,G.W., Matsuda,G. (1975) Nature, 253, 603-608.
14. GouId,S.J. (1989) Wonderhil life. The Burgess Shale and the nature of history. W.W.Norton & Co.,
New York
15. Guy^ot,fi. (1947) L'origine des speces. Presses Universitaires de France, Paris, p. 36.
16. Heinrich, R. & Hoffman, E. (1991) /. Theor. Biol. 151, 249-283.
17. Heinrich,R., Schuster,S. & HoIzhutter,H.-G. (1991) Eur. ]. Biochem. 201, 1-21.
18. Hemrich,R., Montero,F., Klipp,E., Waddell,T.G. & Melendez-Hevia, E. (1997) Eur. j. Biochem.
243, 191-201.
19. Huelsenbeck,J.P. & Rannala,B. (1997) Science, 276, 227-232.
85
20. Jukes,T.H. & Cantor,C.R. (1%9) En: Mammalian protein metabolism, (H.N.Munro, de.)Academic
Press, New York, pp. 21-132.
21. Kiinura,M. (1980) J. MoLEvol. 16, 111-120. • .__ .
22. Kimura, M. (1983) The neutral theory of molecular evolution. Cambridge University Press, Cam-bridge,
UK.
23. Kohne, D. E. (1970) Quart. Rev. Biophys. 33, 327-375.
24. Lake,J.A. (1990) Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 87, 763-766.
25. Li,W.-H. & Graur,D. (1991) Fundamentals of molecular evolution. Sinauer, Sunderland, Mass.
26. Manton, S. M. (1973) /. Zool. Lond. 171, 111-130.
27. Manton,S.M. & Anderson,D.T. (1979) En: The origin of major invertebrate groups (M.RHouse,
ed..) pp. 269-321.
28. MargoHash,E. (1963) Proc. Natl. Acad. Sci. USA 50, 672-679.
29. Melendez, B. (1982) Paleontologia, 3rd. edit. Paraninfo, Madrid.
30. Melendez, R., Melendez-Hevia, E. & Cascante, M. (1997) /. Mol. Evol. 45, 446-455.
31. Melendez-Hevia, E. (1985) En: Historia de la Bioquimica (A.M.Mimicio, coord). Real Academia
de Ciencias, Madrid., pp. 109-142.
32. Melendez-Hevia, E. (1990) Biomed. Biochim. Acta, 49, 903-916.
33. Melendez-Hevia, E. & Isidore, A. (1985) /. Theor. Biol. 117, 251-263.
34. Melendez-Hevia, E. WaddeU, T. G. & Montero, F. (1994) /. Theor. Biol. 166, 201-220.
35. Melendez-Hevia, E., WaddeU, T. G. , Heinrich, R. & Montero, F. (1997) Eur. J. Biochem. 244, 527-
543.
36. Melendez-Hevia, E., WaddeU, T. G. & Cascante, M. (1996) /. Mol. Evol. 43, 293-303.
37. Melendez-Hevia, E., WaddeU, T. G. & Shelton, E. D. (1993) Biochem. J. 295, 477-483.
38. Melendez-Hevia, E., Lupiafiez, J. A., Garcia-Salguero, L., Melendez, B., Peragon, J., Barroso, J.
B., WaddeU, T. G., Puigjaner, J., Raposo, R. R., Melendez, R., Navarro, M. F., Cabezas, H. & Ca-nela,
E. 1. (1997) Enviado para pubUcaci6n.
39. Ridley,M. (1993) Evolution. BlackweU Scientific PubUcations, Oxford., UK.
40. Sarich,V.M. & WUson,A.C. (1973) Science, 158, 1200-1203.
41. Whittington, H. B. (1979) En: The origin of major invertebrate groups (House, M. R., ed.) Academic
Press, London, pp. 253-268.
42. Willmer,P. (1990) Invertebrate relationships. Patterns in animal evolution. Cambridge University
Press, Cambridge, UK.
43. WUson, A. C, Carlson, S. S. & White, T. J. (1977) Ann. Rev. Biochem. 46, 573-639.
44. Zuckerkandl,E. & PauUng,L. (1962) En: Horizons in Biochemistry (M.Kash & B.PuUman, eds.).
Academic Prezz, New York Pp. 189-225.
45. Zuckerkandl, E. & PauUng,L. (1965) /. Theor. Biol. 8, 357-366
46. Zuckerkandl,E. (1975) /. Mol. Evol. 7, 1-58.
47. Zuckerkandl,E. (1975) /. Mol. Evol. 7, 167-184.
48. Zuckerkandl,E. (1976) J.MoLEvol. 7, 269-312.
86