Caracatițele cu zece brațe și sepiile au evoluat în adâncuri și au supraviețuit celei mai mari extincții prin refugii oxigenate

Sursa foto: Sciencedaily

Descoperirea care leagă genomica modernă de istoria lor profundă

O nouă analiză genomică oferă o imagine mult mai clară asupra originilor și traiectoriei evolutive a calmarilor și sepiilor, dezvăluind că aceste nevertebrate remarcabile își au rădăcinile în adâncurile oceanelor. Studiul, condus de cercetători din cadrul Okinawa Institute of Science and Technology (OIST) și publicat în revista Nature Ecology & Evolution, combină seturi genomice extinse cu trei genomuri proaspăt secvențiate de calmar pentru a reconstrui arborele evolutiv al decapodiformelor (cefalopode cu zece membre).

O poveste veche de cel puțin 100 de milioane de ani

Echipa de cercetare arată că principalele ramuri ale decapodiformelor s-au separat în urmă cu aproximativ 100 de milioane de ani, în perioada mijlocie a Cretacicului. Aceste date, combinate cu dovezi paleontologice, susțin ipoteza unui origini în adâncuri: mediul profund al oceanului, în care încă trăiesc specii precum spirula ram’s horn (Spirula spirula), a fost leagănul din care s-a diversificat această grupă.

Supraviețuirea catastrofei K-Pg în refugii oxigenate

Cercetătorii subliniază că, în ciuda prăpăstiei produse de extincția în masă Cretacic–Paleogen (K-Pg) acum aproximativ 66 de milioane de ani — eveniment care a lichidat aproape trei sferturi din speciile terestre și marine — strămoșii calmarilor și sepiilor au reușit să supraviețuiască. Modelul propus indică faptul că aceștia s-au adăpostit în buzunare adânci, bogate în oxigen, din oceane, zone în care efectele lipsei generale de oxigen și acidificarea apei de la suprafață au fost mai reduse.

După apogeul extincției, pe măsură ce oceanele și-a regăsit echilibrul și recifurile de coral au revenit treptat, unele linii evolutive de decapodiforme au migrat spre ape mai puțin adânci. Această mutare a fost urmată de o perioadă de diversificare rapidă, comparativ cu zeci de milioane de ani de evoluție relativ lentă anterior — un tipar cunoscut drept modelul „lungului fitil” („long fuse”).

Provocările secvențierii genomurilor de calmar

Realizarea acestor descoperiri nu a fost simplă. Genomurile calmarilor pot fi chiar de două ori mai mari decât genomul uman, ceea ce impune resurse tehnologice considerabile pentru secvențiere și analiză. În plus, colectarea probelor adecvate este dificilă: multe specii trăiesc în habitate izolate sau greu accesibile, iar pentru calitate optimă este necesară DNA proaspătă.

Dr. Gustavo Sanchez, autorul principal al studiului și cercetător în Unitatea de Genetică Moleculară a OIST, a explicat că eforturile au inclus colaborări internaționale și acces la specii-cheie din arhipelagul Ryukyu și alte regiuni. Aceste colaborări au fost parte a unui efort mai amplu de secvențiere, Aquatic Symbiosis Genomics Project, susținut de Wellcome Sanger Institute.

Un arbore evolutiv aproape complet

Echipa a reușit să construiască primul arbore evolutiv complet al decapodiformelor bazat pe date genomice provenind din aproape toate liniile majore. Prin completarea unor lacune cheie din înregistrările genomice, cercetătorii au putut elimina semnalele eronate sau părtinitoare care afectau reconstrucțiile anterioare bazate pe seturi limitate de date.

Un exemplu ilustrativ este spirula ram’s horn, Spirula spirula, o specie rară al cărei cochilii interne spiralate au indus anterior confuzii taxonomice. Coautorul Dr. Fernando Á. Fernández-Álvarez, de la Institutul Spaniol de Oceanografie, a identificat de timpuriu importanța includerii genomului acestei specii pentru clarificarea raporturilor evolutive la nivelul întregului grup.

Structuri interne diverse: de la cuttlebone la gladius și spirale

Majoritatea calmarilor și sepiilor împărtășesc o trăsătură comună: prezența unei cochilii interne. Această structură morfologică variază semnificativ între grupuri — de la cuttlebone-ul rotunjit al sepiilor, la gladius-ul subțire și lamelar întâlnit la multe specii de calmar, până la cochilia spiralată a spirulei. În unele specii de apă puțin adâncă, cochilia a fost complet pierdută în cursul evoluției.

Persistența unor forme ale cochiliei înregistrate de-a lungul istoriei evolutive a fost interpretată de cercetători ca un indiciu al originii profund oceanice: cochiliile ar fi fost protejate de condițiile mai stabile și de acumularea relativ mai redusă a acidității în adâncuri comparativ cu apele de suprafață în anumite intervale geologice.

Modelul „lungului fitil” explică stagnarea și explozia diversității

Analiza genomică sugerează că, după ramificările inițiale din Cretacic, urmează o perioadă de relativă stabilitate evolutivă ce se întinde pe zeci de milioane de ani. Această perioadă de puțină schimbare este urmată de o fază rapidă de diversificare în perioada de recuperare după extincția K-Pg. Acest tipar — o lungă perioadă de acumulare lentă urmată de o expansiune bruscă — este tocmai esența modelului „long fuse” pe care studiul îl propune pentru decapodiforme.

Ce deschide această bogăție genomică pentru viitorul cercetării?

Autorii subliniază că aceste genomuri proaspăt obținute, combinate cu un arbore evolutiv bine rezolvat, constituie o bază solidă pentru investigații ulterioare asupra inovațiilor morfologice și comportamentale ale cefalopodelor. Printre trăsăturile care pot fi acum abordate comparativ la nivel molecular se numără apariția unor organe noi, camuflajul dinamic și complexitatea neurală care susține comportamentele sofisticate ale acestor animale.

Prof. Daniel Rokhsar, șeful Unității de Genetică Moleculară, a remarcat că, odată cu accesul la aceste date genomice și cu clarificarea relațiilor evolutive, oamenii de știință pot identifica schimbările moleculare care au permis apariția acestor inovații. Astfel, comparațiile între genomuri vor permite localizarea adaptărilor genetice asociate cu evoluția organelor, a mecanismelor de camuflaj și a dezvoltării sistemului nervos.

Colaborare globală și importanța completării lacunelor

Realizarea arborelui evolutiv a fost posibilă grație unei colaborări internaționale desfășurate pe parcursul a cinci ani, parte dintr-un proiect mai amplu de secvențiere a speciilor acvatice. Acest efort colaborativ a permis umplerea unor „piesele lipsă” genomice și a oferit rezoluție suficientă pentru a rezolva relații care anterior erau obscure din cauza semnalelor părtinitoare din seturi de date limitate.

Rezultatele acestui studiu nu doar că clarifică o enigmă evolutivă de durată, dar oferă și un cadru în care pot fi investigate mecanismele moleculare ale adaptărilor care au transformat calmarii și sepiile în unii dintre cei mai fascinanți locuitori ai oceanelor.

Publicație și referințe

Studiul a fost publicat în Nature Ecology & Evolution și include contribuțiile a numeroși autori, printre care Gustavo Sanchez, Fernando Ángel Fernández-Álvarez, Ainhoa Bernal, Elizabeth Heath-Heckman, Raphael Lami, Margaret McFall-Ngai, Michele Nishiguchi, Spencer Nyholm, Oleg Simakov, A. Louise Allcock și Daniel S. Rokhsar. Referința DOI a lucrării este 10.1038/s41559-026-03009-1, iar comunicatul instituțional este disponibil pe site-ul ScienceDaily la pagina articolului.

Prin integrarea secvențelor genomice de mare amploare și evidențelor fosile, cercetarea oferă o reconstrucție coerentă a unei evoluții care a început în adâncurile oceanelor, a traversat una dintre cele mai dramatice crize de biodiversitate ale Terrei și a condus, în urma recuperării planetare, la o explozie de forme noi adaptate la viața de la țărmuri.