Pierre Sauleau, Camille Trottier, Catherine Boyen, Arnaud Belcour, Simon M. Dittami, Gabriel V. Markov, Jean Girard, Charlotte Marteau, Anne Siegel, Jonas Collén, Cédric Leroux, Méziane Aite, Ludovic Delage, Jacques Nicolas, Catherine Leblanc, Erwan Corre, Dynamics, Logics and Inference for biological Systems and Sequences (Dyliss), Inria Rennes – Bretagne Atlantique, Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique (Inria)-Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique (Inria)-GESTION DES DONNÉES ET DE LA CONNAISSANCE (IRISA-D7), Institut de Recherche en Informatique et Systèmes Aléatoires (IRISA), Université de Rennes (UR)-Institut National des Sciences Appliquées - Rennes (INSA Rennes), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Bretagne Sud (UBS)-École normale supérieure - Rennes (ENS Rennes)-Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique (Inria)-CentraleSupélec-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-IMT Atlantique (IMT Atlantique), Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Université de Rennes (UR)-Institut National des Sciences Appliquées - 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Summary Inferring genome-scale metabolic networks in emerging model organisms is challenged by incomplete biochemical knowledge and partial conservation of biochemical pathways during evolution. Therefore, specific bioinformatic tools are necessary to infer biochemical reactions and metabolic structures that can be checked experimentally. Using an integrative approach combining genomic and metabolomic data in the red algal model Chondrus crispus, we show that, even metabolic pathways considered as conserved, like sterols or mycosporine-like amino acid synthesis pathways, undergo substantial turnover. This phenomenon, here formally defined as “metabolic pathway drift,” is consistent with findings from other areas of evolutionary biology, indicating that a given phenotype can be conserved even if the underlying molecular mechanisms are changing. We present a proof of concept with a methodological approach to formalize the logical reasoning necessary to infer reactions and molecular structures, abstracting molecular transformations based on previous biochemical knowledge., Graphical Abstract, Highlights • Combination of metabolite profiling and genome-scale metabolic networks analysis • New method to infer biochemical reactions and metabolites in promiscuous pathways • Red algal model for sterol and mycosporine-like amino acid biosynthesis pathways • Metabolic drift if pathway variation despite conserved initial and final metabolites, Bioinformatics; Genomics; Metabolomics