Ученые Окинавского института науки и технологий (OIST) совместно с международной группой исследователей реконструировали эволюционный путь десятируких головоногих моллюсков, к которым относятся кальмары и каракатицы. Результаты работы, опубликованные в журнале «Nature Ecology & Evolution», позволили устранить многолетние противоречия в классификации этих животных, вызванные фрагментарностью палеонтологических данных и исключительной сложностью их геномов.
Эволюция этой группы долгое время оставалась предметом дискуссий. Большинство видов обладают внутренней раковиной, форма которой варьируется от массивной пластины у каракатиц до тонкого рогового образования у кальмаров, а некоторые обитатели мелководья полностью утратили этот орган. Для уточнения родственных связей биологи использовали масштабные массивы геномных данных, включая результаты первого секвенирования трех видов кальмаров, чья ДНК ранее не была изучена.
Процесс расшифровки геномов головоногих остается технически сложной задачей, поскольку по объему они могут в два раза превосходить человеческий. Кроме того, многие представители группы обитают в труднодоступных районах глубокого океана или в специфических экосистемах тропических рифов, таких как архипелаг Рюкю. В рамках пятилетнего международного проекта Aquatic Symbiosis Genomics ученым удалось собрать образцы редких видов, в том числе спирулы (Spirula spirula), чье положение в генеалогическом древе десятилетиями вызывало споры из-за необычной спиралевидной раковины.
Исследование показало, что предки современных кальмаров и каракатиц разделились на основные группы около 100 миллионов лет назад, в середине мелового периода. Ученые установили, что эти животные возникли в глубоких слоях океана. Такая среда обитания стала для них убежищем во время массового вымирания в конце мелового периода, произошедшего 66 миллионов лет назад. В то время как закисление океана и дефицит кислорода в приповерхностных водах привели к исчезновению многих морских обитателей, глубоководные ниши позволили предкам кальмаров выжить и сохранить внутреннюю раковину.
Развитие этой группы моллюсков шло по модели «длинного фитиля». После первоначального разделения линий в меловом периоде в течение десятков миллионов лет выраженных эволюционных изменений не наблюдалось. Однако в период восстановления биосферы после катастрофы началась резкая диверсификация. Моллюски стали активно осваивать новые экологические ниши, включая формирующиеся коралловые рифы, что привело к современному биологическому разнообразию.
Полученные данные создают основу для дальнейшего изучения уникальных биологических инноваций. По мнению авторов работы, понимание филогенетических связей позволит выявить молекулярные механизмы, ответственные за формирование сложной нервной системы, динамического камуфляжа и других специфических черт, выделяющих кальмаров и каракатиц на фоне остального животного мира.