Кальмары и каракатицы — это одни из самых уникальных существ на Земле: они мгновенно изменяют окрас, двигаются реактивным способом и обладают самой развитой нервной системой среди беспозвоночных. Однако долгое время оставалось неизвестным, откуда они происходят и как им удалось выжить после гибели динозавров. Недавно, по информации SciTechDaily со ссылкой на исследования в Nature Ecology & Evolution, ученые из Окинавского института науки и технологий (OIST) дали неожиданный ответ на этот вопрос.
Основные факты
Исследовательская группа во главе с доктором Густаво Санчесом секвенировала три новых генома кальмаров и, объединив эти данные с ранее известными, создала первое полное эволюционное дерево группы декаподиформ. Результаты показали, что кальмары и каракатицы появились около 100 миллионов лет назад в середине мелового периода, обитая глубоко в океане. В течение длительного времени их эволюция была почти стабильной, но после катастрофического массового вымирания на грани меловых и палеогеновых периодов (66 млн лет назад) произошло стремительное развитие и освоение мелководных территорий. Ученые назвали этот процесс моделью «длинных страстей», что означает длительную фазу медленных изменений и внезапный взрыв эволюционной активности.
Особенность кальмаров заключается также в огромных геномах - они могут в два раза превышать человеческий, что существенно усложняет их секвенирование.
Почему загадка оставалась неразгаданной долго
Хотя кальмары и каракатицы (декаподиформы) известны науке уже давно, их эволюционная история оставалась очень сложной для реконструкции. Это связано с двумя главными причинами: отсутствием многих окаменелостей и недостаточным количеством геномных данных. Тело кальмара преимущественно мягкое, и оно практически не хранится в ископаемых слоях. Единственным исключением являются внутренние жесткие структуры — например, тонкий гладиус у кальмаров или пористая кость-каракатица, которые в течение десятилетий вводили исследователей в заблуждение из-за значительных различий в строении. Например, спиральная ракушка кальмара Spirula spirula своими формами напоминала кость каракатицы, в результате чего его долго ошибочно относили к близким родственникам каракатиц.
Кроме того, геномы кальмаров чрезвычайно велики — иногда до 10 миллиардов пар оснований, что значительно сложнее, чем 3 миллиарда у людей. Чтобы расшифровать такие геномы, требовались современные методы и мощные вычислительные ресурсы, которые недавно стали доступными. Именно благодаря этим технологическим прорывам, команда смогла впервые собрать и проанализировать полные геномные последовательности, что позволило сделать существенный шаг вперед в понимании эволюции этих морских созданий.
Выявление «длинных страстей» — ключевая концепция, объясняющая, как именно кальмары прошли сквозь критический период массового вымирания. Долговременная стабильность в глубинах океана обеспечила им безопасную среду, где они смогли выдержать экологический шторм, вызванный падением астероида Чиксулуба. Или именно эта глубокая среда создала уникальные условия для развития кислородных «приютов», где концентрация кислорода была достаточной для поддержания жизни, но недостаточной для большинства хищников и конкурентов — это стало их преимуществом. После того, как экосистемы на мелководьях были уволены, кальмары быстро вышли на это пространство, где начался их эволюционный взрыв.
Дополнительно, анализ показал уникальные генетические особенности, связанные с нервной системой, пигментацией, а также системами мышц и движения, которые приводили к высокой адаптивности этих организмов. Это объясняет их способность к мгновенной смене цвета и сверхбыстрому реактивному движению, что вместе с другими биологическими механизмами способствовало их быстрому распространению и успеху после массового вымирания.
Открытие OIST открывает новые перспективы не только для понимания эволюции головоногих моллюсков, но и общего исследования выживания видов в критических экологических условиях. Оно подчеркивает важность глубоководных биотопов как «хранилищ» биоразнообразия во время планетарных катастроф и дает ученым ключ к поиску подобных моделей выживания среди других групп организмов в далеком прошлом Земли.
