Генетическое окно в прошлое: как вампироподобный кальмар раскрывает тайну эволюции осьминогов
Эволюция головоногих моллюсков долгое время имела недостающую главу в своей истории: как кальмароподобные предки дали начало современным осьминогам? Ответ, как выяснилось, все это время скрывался в глубинах океана.
Своими светящимися призрачными глазами, восемью щупальцами, как у осьминогов, и темно-рубиновой окраской, неуловимая «адская» вампироподобная кальмара (Vampyroteuthis infernalis) наконец-то раскрыла свои генетические секреты.
В исследовании, опубликованном 27 ноября в журнале iScience, ученые секвенировали геном Vampyroteuthis и обнаружили, что ее хромосомы по-прежнему напоминают хромосомы кальмаров и каракатиц — несмотря на принадлежность к отряду осьминогов (Octopoda). Это открытие дает представление о том, как мог выглядеть на генетическом уровне общий предок современных кальмаров и осьминогов около 300 миллионов лет назад, когда их эволюционные пути разошлись. Исследователи назвали вампироподобную кальмару «живым ископаемым».
На эволюционном древе головоногих вампироподобная кальмара относится к группе, включающей осьминогов, но пережила «очень древнее разделение» с остальными представителями этой ветви, как сообщил в электронном письме Live Science ведущий автор исследования Олег Симаков, исследователь из Университета Вены (Австрия).
Получив образец тканей из экземпляра, случайно выловленного исследовательским судном в западной части Тихого океана, ученые использовали генетическую платформу PacBio для секвенирования ДНК. К сожалению, из-за редкости этих существ не было других образцов для сравнения. Сравнив геном вампироподобной кальмары с геномами других головоногих, таких как аргонавт (Argonauta hians), обыкновенный осьминог (Octopus vulgaris) и осьминог-эледоне (Eledone cirrhosa), исследователи сделали поразительное открытие.
Оказалось, что геном вампироподобной кальмары содержит 11 миллиардов пар оснований — это почти в четыре раза больше человеческого генома и самый крупный геном головоногого, секвенированный на сегодняшний день.
В то время как ДНК современных осьминогов постоянно перестраивается, что приводит к хромосомному перемешиванию, геном вампироподобной кальмары сохранил большую часть своего предкового, кальмароподобного хромосомного строения. По сути, это осьминог, который генетически похож на древнего кальмара.
Это открытие стало долгожданной новостью для ученых. «Приятно наконец понять, почему вампироподобные кальмары сохранили так много предковых черт, характерных для кальмаров», — сказал Брюс Робисон, старший научный сотрудник Исследовательского института аквариума Монтерей-Бей (MBARI), не участвовавший в исследовании.
Часть ценности полностью секвенированного генома заключается в том, насколько сложно изучать этих существ: «они обитают в труднодоступной среде, живут поодиночке, редки и плохо выживают в неволе», — отметил Робисон. Он добавил, что результаты «укрепляют мнение некоторых из нас о том, что именно вампироподобные кальмары являются ключом к разгадке. Их интересно изучать, потому что они такие необычные животные и потому что кажется, будто они хранят секреты».
Новые данные заставляют пересмотреть не только эволюционную хронологию, но и экологическую роль этого загадочного существа. Уникальное сочетание древних генетических черт и специализированной глубоководной адаптации делает Vampyroteuthis infernalis идеальной моделью для понимания того, как менялись океаны за сотни миллионов лет.
Ее способность выживать в бескислородных «мертвых» зонах, светящиеся органы и паутинная перепонка между щупальцами — все это может быть наследием переходного этапа, когда головоногие осваивали новые экологические ниши. Дальнейшее изучение ее генома, особенно регуляторных элементов, отвечающих за развитие нервной системы и сложного поведения, может пролить свет на истоки замечательного интеллекта современных осьминогов. Таким образом, «живое ископаемое» служит не только окном в прошлое, но и мостом к пониманию будущего эволюции в условиях меняющегося климата и химического состава океана.
