SEA VIEW and PHYLO_WIN are two graphic tools for X Windows-Unix computers dedicated to sequence alignment and molecular phylogenetics. SEA VIEW is a sequence alignment editor allowing manual or automatic alignment through an interface with CLUSTALW program. Alignment of large sequences with extensive length differences is made easier by a dot-plot-based routine. The PHYLO_WIN program allows phylogenetic tree building according to most usual methods (neighbor joining with numerous distance estimates, maximum parsimony, maximum likelihood), and a bootstrap analysis with any of them. Reconstructed trees can be drawn, edited, printed, stored, evaluated according to numerous criteria. Taxonomic species groups and sets of conserved regions can be defined by mouse and stored into sequence files, thus avoiding multiple data files. Both tools are entirely mouse driven. On-line help makes them easy to use. They are freely available by anonymous ftp at biom3.univ-lyonl. fr/pub/ mol_phylogeny or http://acnuc.univ-lyonl.fr, or by e-mail to galtier@biomserv.univ-lyonl.fr.

We have developed a World Wide Web (WWW) version of the sequence retrieval system Query: WWW-Query. This server allows to query nucleotide sequence banks in the EMBL/GenBank/DDBJ formats and protein sequence banks in the NBRF/PIR format. WWW-Query includes all the features of the on-line sequences browsers already available: possibility to build complex queries, integration of cross-references with different data banks, and access to the functional zones of biological interest. It also provides original services not available elsewhere: introduction of the notion of re-usable sequence lists, integration of dedicated helper applications for visualizing alignments and phylogenetic trees and links with multivariate methods for studying codon usage or for complementing phylogenies.

The nucleic acid sequence bank now contains over 600 protein coding genes of which 107 are from prokaryotic organisms. Codon frequencies in each new prokaryotic gene are given. Analysis of genetic code usage in the 83 sequenced genes of the Escherichia coli genome (chromosome, transposons and plasmids) is presented, taking into account new data on gene expressivity and regulation as well as iso-tRNA specificity and cellular concentration. The codon composition of each gene is summarized using two indexes: one is based on the differential usage of iso-tRNA species during gene translation, the other on choice between Cytosine and Uracil for third base. A strong relationship between codon composition and mRNA expressivity is confirmed, even for genes transcribed in the same operon. The influence of codon use of peptide elongation rate and protein yield is discussed. Finally, the evolutionary aspect of codon selection in mRNA sequences is studied.

Microsporidia are obligate intracellular parasites infesting many animal groups1. Lacking mitochondria and peroxysomes, these unicellular eukaryotes were first considered a deeply branching protist lineage2 that diverged before the endosymbiotic event that led to mitochondria. The discovery of a gene for a mitochondrial-type chaperone3,4,5 combined with molecular phylogenetic data6,7,8,9 later implied that microsporidia are atypical fungi that lost mitochondria during evolution. Here we report the DNA sequences of the 11 chromosomes of the ∼2.9-megabase (Mb) genome of Encephalitozoon cuniculi (1,997 potential protein-coding genes). Genome compaction is reflected by reduced intergenic spacers and by the shortness of most putative proteins relative to their eukaryote orthologues. The strong host dependence is illustrated by the lack of genes for some biosynthetic pathways and for the tricarboxylic acid cycle. Phylogenetic analysis lends substantial credit to the fungal affiliation of microsporidia. Because the E. cuniculi genome contains genes related to some mitochondrial functions (for example, Fe–S cluster assembly), we hypothesize that microsporidia have retained a mitochondrion-derived organelle.

The nucleic acid sequence bank now contains 161 mRNAs, 43 new genes are added. One sequence, that of B. mori fibroin, is dropped due to uncertainty on the starting point for translation. Frequencies of all codons are given for each gene added and for each genome type in the total bank. A new series of correspondence analyses on codon use is presented, substantiating the genome hypothesis. Internal regulation of mRNA expression by different third base choices between quartet and duet codons is proposed for bacterial genes.

The divergence between monocots and dicots represents a major event in higher plant evolution, yet the date of its occurrence remains unknown because of the scarcity of relevant fossils. We have estimated this date by reconstructing phylogenetic trees from chloroplast DNA sequences, using two independent approaches: the rate of synonymous nucleotide substitution was calibrated from the divergence of maize, wheat, and rice, whereas the rate of nonsynonymous substitution was calibrated from the divergence of angiosperms and bryophytes. Both methods lead to an estimate of the monocot-dicot divergence at 200 million years (Myr) ago (with an uncertainty of about 40 Myr). This estimate is also supported by analyses of the nuclear genes encoding large and small subunit ribosomal RNAs. These results imply that the angiosperm lineage emerged in Jurassic-Triassic time, which considerably predates its appearance in the fossil record (approximately 120 Myr ago). We estimate the divergence between cycads and angiosperms to be approximately 340 Myr, which can be taken as an upper bound for the age of angiosperms.

With today’s technology for production of molecular sequences, DNA taxonomy and barcoding arose as a new tool for evolutionary biology and ecology. However, their validities still need to be empirically evaluated. Of most importance is the strength of the correlation between morphological taxonomy and molecular divergence and the possibility to define some molecular thresholds. Here, we report measurements of this correlation for two mitochondrial genes (COI and 16S rRNA) within the sub-phylum Crustacea. Perl scripts were developed to ensure objectivity, reproducibility, and exhaustiveness of our tests. Our analysis reveals a general correlation between molecular divergence and taxonomy. This correlation is particularly high for shallow taxonomic levels allowing us to propose a COI universal crustacean threshold to help species delimitation. At higher taxonomic levels this correlation decreases, particularly when comparing different families. Those results plead for DNA use in taxonomy and suggest an operational method to help crustacean species delimitation that is linked to the phylogenetic species definition. This pragmatic tool is expected to fine tune the present classification, and not, as some would have believed, to tear it apart.

The G+C nucleotide content of ribosomal RNA (rRNA) sequences is strongly correlated with the optimal growth temperature of prokaryotes. This property allows inference of the environmental temperature of the common ancestor to all life forms from knowledge of the G+C content of its rRNA sequences. A model of sequence evolution, assuming varying G+C content among lineages and unequal substitution rates among sites, was devised to estimate ancestral base compositions. This method was applied to rRNA sequences of various species representing the major lineages of life. The inferred G+C content of the common ancestor to extant life forms appears incompatible with survival at high temperature. This finding challenges a widely accepted hypothesis about the origin of life.

The poor printing of our previous Figure 2 (1) is corrected. Codon usage in mRNA sequences just published is also given. A new correspondence analysis is done, based on simultaneous comparison in all mRNA of use of the 61 codons. This analysis reinforces our claim that most genes in a genome, or genome type, have the same coding strategy; that is, they show similar choices among synonymous codons, or among degenerate bases (2). Like analysis on frequency variation in the amino acids coded reveals an entirely different pattern.