Durante el Devónico, hace unos 400 millones de años, surgió el grupo que se considera constituyen los “gasterópodos avanzados” (Caenogastropoda), que se convirtieró en el grupo dominante y más diversificado del medio marino desde el Jurásico (hace unos 170 millones de años) hasta la actualidad (Heller, 2015). Los Caenogastropoda comprenden alrededor del 60% de las especies de gasterópodos marinos (Ponder et al., 2008). En estudios exhaustivos de los moluscos a nivel local, aproximadamente el 70% de las especies y casi el 80% de los ejemplares obtenidos eran caenogasterópodos (Bouchet et al., 2002). Su diversidad morfológica es extraordinaria, se han adaptado a una gran variedad de formas de vida y ocupan una enorme cantidad de nichos ecológicos. Este grupo incluye a muchas de los de las familias de gasterópodos más conocidas y apreciadas por los aficionados y
coleccionistas (Cypraeidae, Conidae, Volutidae, Olividae,
Muricidae, etc).
El taxón Caenogastropoda fue propuesto como un orden de Prosobranchia que agrupaba a los Mesogastropoda y a los Stenoglossa (= Neogastropoda; Cox, 1960). Pero no fue casi
utilizado hasta el trabajo de Salvini Plawen (1980), y fue
Haszprunar (1985) el primer autor que proporcionó una definición del mismo basada en sinapomorfías. Dicho autor dividió los
Caenogastropoda en cuatro subórdenes (Architaenioglossa,
Neotaenioglossa, Neogastropoda y Heteroglossa), y poco después Haszprunar (1988) relaciona con ellos a los Seguenzioidea. Por su
lado, la mayor parte de las filogenias publicadas reconocen la monofilia de los Caenogastropoda, con contadas excepciones (Colgan et al., 2003; Williams et al., 2014), pero la identificación de su grupo hermano sigue sin estar resuelta.
La clasificación actual de los Caenogastropoda parte principalmente de la propuesta en la filogenia morfológica de Ponder y Lindberg (1997), en la que retoman el taxón
Apogastropoda (inicialmente propuesto por Salvini Plawen y
Haszprunar (1987) para incluir a algunos integrantes de Caenogastropoda y “Heterostropha”), pero en este caso para abarcar Caenogastropoda + Heterobranchia. Ponder y Lindberg (1997) dividen a su vez los Caenogastropoda en Architaenioglossa (Cyclophoridae y Ampullariidae) y Sorbeoconcha, que incluye el resto de Caenogastropoda, con Cerithioidea y Campanilidae como primeras ramas divergentes de la rama principal, constituida por los que denominaron Hypsogastropoda.
Uno de los grupos de Hypsogastropoda que se viene manteniendo desde la clasificación de Thiele (1929–35) son los Stenoglossa (bajo su denominación actual de Neogastropoda) que, según la clasificación de la base de datos WORMS, comprenden seis superfamilias con representantes actuales: Buccinoidea,
Cancellarioidea, Conoidea, Muricoidea, Olivoidea y
Pseudolivoidea. Los Neogastropoda son habitualmente
considerados como el gran clado terminal (el más “avanzado”) de los Caenogastropoda, cuyos miembros son casi exclusivamente marinos y carnívoros. A este grupo pertenecen las familias más
conocidas, como Muricidae, Volutidae, Buccinidae, Conidae, Mitridae, Cancellaridae o Terebridae.
Generalmente se ha considerado a los Neogastropoda como un grupo monofilético para el que se han descrito una serie de sinapomorfías morfológicas relacionadas con el aparato digestivo (Kantor, 1996; Ponder y Lindberg, 1996; Strong, 2003). Sin embargo, la monofilia de este gran clado no es apoyada por algunas de las filogenias moleculares, como la obtenida por Colgan et al. (2007) o las basadas en los genomas mitocondriales completos (Cunha et al., 2009; Williams et al., 2014; Osca et al., 2015). En estas últimas, los Tonnoidea se recuperan en una posición intermedia entre los Cancellarioidea y el resto de los neogasterópodos, mientras que en la filogenia obtenida por Colgan et al. (2007) los Volutoidea se sitúan junto a los Tonnoidea.
1.5.1. Superfamilia Conoidea Fleming, 1822.
Los Neogastropoda se caracterizan por haber desarrollado la alimentación carnívora en sus distintas formas. Dentro de ellos, los Muricoidea, constituyen un hito en la evolución de los gasterópodos depredadores con la adquisición de un aparato bucal capaz de perforar las estructuras esqueléticas de sus presas. Sin embargo, posiblemente sean los Conoidea los que han alcanzado mayor sofisticación en este sentido, pues se caracterizan por poseer una rádula cuyos dientes se han convertido en algo así como un arpón hueco que contiene veneno y que inyectan a sus presas para
paralizarlas. Ello parece haber constituido una innovación clave que ha dotado a esta superfamilia de un enorme éxito evolutivo y es en la actualidad la que cuenta con un mayor número de especies dentro de los gasterópodos (Castelin et al., 2012).
Tradicionalmente, Conoidea (=Toxoglossa) agrupaba a las familias Conidae, Terebridae y Turridae. Esta última familia, sin embargo, era considerada un “cajón de sastre” en el que se agrupaban a todas aquellas especies (generalmente diminutas) que no eran ni Conidae ni Terebridae. Aunque con los estudios recientes, los antiguos Turridae se han dividido y reordenado en diversos taxones, la denominación “túrridos” (en sentido amplio) se sigue utilizando para denominar a todos este vasto conjunto de especies y con este sentido se utiliza en esta tesis. Un punto de inflexión lo constituye la clasificación propuesta por Taylor et al. (1993) que, basada en caracteres morfológicos, dividió los Conoidea en seis familias (Conidae, Turridae, Terebridae, Drilliidae, Pseudomelatomidae y Strictispiridae), con la novedad de que ampliaron Conidae (familia previamente considerada monogenérica) incluyendo cinco subfamilias de los antiguos Turridae, mientras que éstos a su vez fueron subdivididos en cinco subfamilias. A partir de esta propuesta se han ido sucediendo nuevas reordenaciones y propuestas de clasificación de todo el grupo (Puillandre et al., 2008; Tucker y Tenorio, 2009; Bouchet et al., 2011; Puillandre et al., 2011). Bouchet et al. (2011) propusieron una nueva clasificación de los hasta entonces polifiléticos “Turridae”, reestructurándolos en 13 familias monofiléticas para contener hasta 358 géneros y subgéneros, e incluyendo una
diagnosis basada en la concha y rádula de todas ellas. De esta forma, la familia Turridae en sentido estricto quedaba reducida a 16 géneros. Esta es la clasificación que se sigue hoy día de forma general. Entre tanto, la monofilia dela familia Terebridae se ha confirmado en los diversos análisis filogenéticos (Holford et al., 2009; Castelin et al., 2012) en los cuales se propone una reorganización interna de los diferentes linajes.
1.5.1.1. Familia Conidae Fleming, 1822.
La familia Conidae incluye el tradicional (y bien conocido por los coleccionistas) género Conus, de origen relativamente reciente (Eoceno Inferior) y ampliamente distribuido por mares templados y cálidos, con más de 800 especies actuales conocidas, aunque su número aumenta continuamente con la descripción de nuevas especies (Puillandre et al., 2014a).
La clasificación supraespecífica de los Conidae ha sufrido muchos cambios en las dos últimas décadas con la proliferación de subgéneros, inicialmente dentro de un único género Conus, pero sin establecerse unas relaciones filogenéticas claras. Según Puillandre et al. (2014b) se han propuesto se han llegado a proponer hasta la actualidad hasta cerca de 130 nombres genéricos válidos. Da Motta (1991) propuso seis géneros y 60 subgéneros dentro de la familia basándose sólo en caracteres de la concha, mientras que Tucker y
Tenorio (2009, 2013) establecieron una clasificación
Estos autores propusieron subdivir la familia Conidae en cinco familias diferentes y 89 géneros. Sin embargo, la validez de esta clasificación ha sido cuestionada por Puillandre et al. (2014b).
Desde que se publicó la primera filogenia molecular del género Conus (Duda y Palumbi, 1999), se han ido sucediendo y solapando otras muchas, algunas de las cuales incluían también otros taxones relacionados (Puillandre et al., 2008; Puillandre et al., 2011; Puillandre et al., 2014a) y otras centradas en algunos de los subgrupos (Duda y Palumbi, 1999; Espiritu et al., 2001; Duda y Palumbi, 2004; Cunha et al., 2005; Duda y Rolan, 2005; Duda et al., 2008; Nam et al., 2009; Kraus et al., 2011; Kraus et al., 2012, entre otros). En varios de estos trabajos se analiza también la evolución de los venenos y de la dieta, que principalmente puede ser vermívora, moluscivora o piscívora. La filogenia de Puillandre et al. (2014a) es la más completa y se basó en el análisis de tres genes mitocondriales de 330 especies mediante. Posteriormente esta filogenia fue utilizada para establecer una nueva clasificación a nivel de géneros y subgéneros de los Conidae (Puillandre et al.,
2014b), proponiendo cuatro géneros (Californiconus,
Profundiconus, Conasprella y Conus), que representan los cuatro linajes que divergieron tempranamente hace unos 33 millones de años, y 71 subgéneros. Sin embargo, esta clasificación no es concluyente y requiere de un soporte muy robusto que permita entender como se ha generado la gran diversidad de la familia y otras cuestiones importantes, como el origen de la diferenciación de la dieta y la aparición de los venenos.
Hasta la fecha, sólo se conocía el genoma mitocondrial completo de cuatro especies del género Conus: C. (Cylinder) textile (Bandyopadhyay et al., 2008), C. (Gastridium) tulipa (Chen et al., 2015), C. (Lautoconus) borgesi (Cunha et al., 2009), C. (Splinoconus) tribblei (Barghi et al., 2015) y C. (Pionoconus) consors (Brauer et al., 2012). No se conocen, por tanto, mitogenomas de especies de otros géneros de la familia, mientras que de otras familias de Conoidea se conocen los de Xenuroturris cerithiformis (Turridae; Bandyopadhyay et al. 2006), Fusiturris similis (Clavatulidae; Cunha et al. 2009) y Oxymeris dimidiata (Terebridae; Cunha et al. 2009). Con la representación de nuevos taxones dentro de la familia y superfamilia, en lo que se refiere a la secuenciación de sus mitogenomas, se pretende contribuir al establecimiento de una filogenia robusta de todo el grupo.
2
OBJETIVOS
Como se ha mencionado anteriormente, las relaciones entre los principales grupos de Gastropoda permanecen sin resolver y en constante controversia debido a las persistentes incongruencias que resultan de los diferentes análisis morfológicos y moleculares (tanto nucleares como mitocondriales). La falta de apoyo estadístico de las relaciones filogenéticas inferidas y la desigual representación de taxones se postulan como los principales problemas a resolver. En este sentido, y conociendo la demostrada utilidad de los genomas mitocondriales completos en la resolución de relaciones filogenéticas a diferentes niveles jerárquicos (subclases -en menor grado-, órdenes, superfamilias y familias), y que su catálogo es todavía muy insuficiente y desigual en los referente a los gasterópodos, se incide en la presente tesis en la secuenciación de estos marcadores moleculares en algunos grupos dentro de Gastropoda que están aún poco representados y, sin embargo, cuentan con un alto grado de diversificación.
Por lo tanto, esta tesis doctoral se plantea como objetivos principales:
1) Incrementar el número de genomas mitocondriales
completos secuenciados de Gastropoda, especialmente dentro de las subclases Vetigastropoda y Neritimorpha para reconstruir con análisis probabilísticos sus relaciones filogenéticas internas.
3) Incrementar el número de genomas mitocondriales completos y datos multilocus dentro de dos grupos altamente diversificados, las superfamilias Conoidea (Caenogastropoda) y Trochoidea (Vetigastropoda), para reconstruir sus relaciones filogenéticas internas, e
4) Inferir la evolución de los reordenamientos génicos
mitocondriales dentro de estos grupos objeto de estudio. Para alcanzar estos objetivos generales, se han abordado los siguientes objetivos específicos:
2.1.Subclase Vetigastropoda
Esta subclase comprende diez superfamilias, pero sólo se conocen genomas mitocondriales completos de representantes de tres de ellas. En función de los taxones disponibles, se pretende secuenciar por primera vez genomas mitocondriales de representantes de las superfamilias Phasianelloidea, Angarioidea, Lepetodriloidea y Seguenzioidea, así como ampliar el número de genomas mitocondriales completos de superfamilias ya representadas como son Fissurelloidea y Trochoidea. Con los nuevos datos de secuencias se pretende:
1) Estudiar la evolución de reordenamientos génicos
mitocondriales dentro de Vetigastropoda y en relación a otras subclases.
2) Reconstruir las relaciones filogenéticas dentro de Gastropoda con mejores apoyos estadísticos usando metodologías recientes que evitan la atracción de ramas largas, y
3) Reconstruir las relaciones filogenéticas dentro de
Vetigastropoda.
Además, se pretende incorporar a los análisis comparativos y filogenéticos el genoma mitocondrial completo de un representante de Neomphalina (Chrysomallon squamiferum), que está disponible en NCBI, pero no ha sido estudiado. Neomphalina es un grupo de gasterópodos que en ocasiones se ha postulado como perteneciente a Vetigastropoda.!
La superfamilia Trochoidea es el grupo más diverso dentro de Vetigastropoda y, sin embargo, sólo hay disponibles genomas mitocondriales completos para dos de sus ocho familias. En función de los taxones disponibles, se pretende secuenciar por primera vez los genomas mitocondriales de representantes de las familias Trochidae, Calliostomatidae y Margaritidae, así como ampliar el número de genomas mitocondriales de familias ya representadas, como Tegulidae y Turbinidae. Ello permitirá:
1) Estudiar la evolución de los reordenamientos génicos
mitocondriales dentro de Trochoidea.
2) Establecer la posición relativa de Trochoidea dentro de
3) Reconstruir las relaciones filogenéticas dentro de Trochoidea.
Se pretende también generar datos multilocus (secuencias parciales de los genes mitocondriales cox1, cob, rrnS y rrnL y de los genes nucleares 28S ARNr e histona H3) de la familia Trochidae y específicamente de las subfamilias hermanas Cantharidinae y Stomatellinae. Estos datos de secuencia permitirán:
1) Reconstruir las relaciones filogenéticas dentro de la
subfamilia Cantharidinae, con especial atención a los géneros presentes en el Atlántico Noreste y Mediterráneo.
2) Inferir un cronograma con un reloj molecular relajado para
determinar el tiempo de divergencia de los principales grupos dentro de esta subfamilia, y
3) Reconstruir las relaciones filogenéticas de los géneros de
la subfamilia Stomatellinae.
2.2.Subclase Neritimorpha
La subclase Neritimorpha, a pesar de no ser tan numerosa en especies en comparación a otros grupos (Caenogastropoda y Vetigastropoda), representa una radiación peculiar e importante dentro de los gasterópodos en cuanto a formas de vida e invasión de los hábitats más diversos. Hasta la presente tesis, de los Neritimorpha solo había genomas mitocondriales completos disponibles para el género Nerita (superfamilia Neritoidea). Por lo tanto, en función de los taxones disponibles, se pretende secuenciar
por primera vez genomas mitocondriales de representantes de las demás superfamilias actuales (Neritopsoidea, Helicinoidea y Hydrocenoidea), así como ampliar el número de genomas mitocondriales a otros géneros de Neritoidea. Con ello se trata de:
1) Estudiar la evolución de reordenamientos génicos mitocondriales de las superfamilias incluidas en la subclase.
2) Reconstruir sus relaciones filogenéticas, y
3) Inferir un cronograma con un reloj molecular relajado para determinar el tiempo de divergencia de los diferentes linajes.
2.3.Subclase Caenogastropoda
La subclase Ceanogastropoda es la más diversificada dentro los gasterópodos y, dentro de ella, la superfamilia Conoidea es la que comprende un mayor número de especies actuales (se estima que más de 10.000). Actualmente sólo hay publicados ocho genomas mitocondriales que representan cuatro de las 16 familias de Conoidea. Además, su familia tipo (Conidae), solo cuenta con cinco genomas mitocondriales disponibles, todos ellos pertenecientes al mismo género (Conus).
En función de los taxones disponibles, se pretende secuenciar por primera vez genomas mitocondriales de géneros de la familia Conidae sin representación, como Profundiconus, Californiconus, Conasprella y Lilliconus, así como incrementar el número de
genomas mitocondriales para el género Conus. Además, se secuenciarán genomas mitocondriales de familias de Conoidea cercanas a Conidae. A partir de ello, se persigue:
1) Estudiar la evolución de reordenamientos génicos mitocondriales dentro de Conidae.
2) Reconstruir las relaciones filogenéticas entre los géneros de Conidae.
3) Reconstruir las relaciones filogenéticas dentro del género Conus, y
4) Producir un cronograma con un reloj molecular relajado para determinar el tiempo de divergencia de las especies del género Conus y de los diferentes géneros incluidos en la familia.
3
RESULTADOS
La metodología utilizada para la consecución de los objetivos y obtención de los resultados de esta tesis están detallados en cada uno de los capítulos correspondientes (publicaciones).
3.1.PUBLICACION 1:
Titulo: “Mitogenomics of Vetigastropoda: insights into the evolution of pallial symmetry”
Autores: Juan E. Uribe, Yasunori Kano, José Templado y Rafael Zardoya.
Estado: Publicado Año: 2016
Revista: Zoologica Scripta 42, 2:145-159 Resumen:
Se determinaron las secuencias de nucleótidos de los genomas mitocondriales (mt) completos o casi completos de siete vetigasterópodos: Angaria neglecta (Angarioidea), Phasianella solida (Phasianelloidea), Granata lyrata (Seguenzioidea), Tegula lividomaculata y Bolma rugosa (Trochoidea), Diodora graeca (Fissurelloidea) y Lepetodrilus schrolli (Lepetodriloidea). Mientras que los genomas mt de las superfamilias Angarioidea,
Phasianelloidea, Seguenzioidea y Trochoidea se ajustan
generalmente al orden ancestral de los genes de Vetigastropoda y
Gastropoda, los de las superfamilias Fissurelloidea y
Lepetodriloidea han sufrido importantes reordenamientos. El orden de los genes del ADNmt de Chrysomallon squamiferum, un representante de Neomphalina, también se analizó, debido a que se ha propuesto que este grupo está estrechamente relacionado con Vetigastropoda, y mostró un ordenamiento distinto. Las filogenias reconstruidas recuperaron Neomphalina como un linaje distinto de Gastropoda, que es el grupo hermano (sólo con un moderado apoyo de bootstrap) de un clado que incluye Vetigastropoda y Neritimorpha + Caenogastrpoda, mientras que la posición relativa
de Heterobranchia y Patellogastropoda en el árbol de Gastropoda no se pudo determinar definitivamente debido a sus ramas largas. Dentro de Vetigastropoda, la superfamilia Fissurelloidea se recuperó como el grupo hermano de dos linajes, uno incluyendo Lepetodriloidea como el grupo hermano de Seguenzioidea + Halitoidea, y otro incluyendo Phasianelloidea, Angarioidea y Trochoidea sin las relaciones resueltas. Se encontró que la rama larga de Fissurelloidea da inestabilidad significativa al árbol en la reconstrucción filogenética. La nueva filogenia apoya que la pérdida de la branquia del lado derecho ocurrió varias veces en la evolución de Vetigastropoda como se sugirió anteriormente y que Phasianelloidea, Angarioidea y Trochoidea radiaron de un antepasado común asimétrico (con branquia individual) que vivió en el Paleozoico medio.