Восьминоги і кальмари знайшли своє розмаїття в еволюційній боротьбі з рибами

Міжнародна група вчених дійшла висновку, що сучасне розмаїття двожаберних головоногих молюсків, або колеоїдів (), які включають восьминогів, кальмарів і каракатиць, бере початок в епоху так званої Мезозойської морської революції понад 100 мільйонів років тому. Це збігається в часі з різким зростанням біорізноманіття променевих риб і деяких інших морських хребетних, що свідчить про напружене еволюційне змагання між цими тваринами. Результати роботи опубліковані в журналі.

Колеоїди, що представляють собою найбільш численний підклас головоногих молюсків (), володіють унікальним набором еволюційних пристосувань, таких як втрата зовнішньої раковини і, як наслідок, здатність у великих межах змінювати форму тіла; реактивний рух; швидка зміна забарвлення у відповідь на подразники; акомодація та поляризований зір; наявність чорнильного мішка і найбільш розвинений мозок серед усіх безхребетних. Ці особливості допомагають їм рятуватися від хижаків, маскуючись на дні, проникаючи у вузькі щілини, висковзуючи із захоплення і втікаючи з великим прискоренням під прикриттям хмари чорнил. Через відсутність кісткового скелета або великої раковини колеоїди рідко формували скам'янілості, що ускладнює аналіз їхньої еволюції.

Найбільш стародавні скам'янілості колеоїдів відносяться до кайнозойської ери, проте в їх історії присутні перерви в десятки і сотні мільйонів років. Найдавніші з відомих представників - белемніти, які мали повноцінну внутрішню раковину конічної форми, - вимерли до кінця крейдяного періоду близько 65 мільйонів років тому. Деякі дослідження свідчать, що головоногі молюски відокремилися від своїх найближчих родичів наутилусів на рубежі силурійського і девонського періодів приблизно 415 мільйонів років тому. Глибоководні восьминоги, що живуть у товщі води і харчуються детритом (підзряд), такі як пекельні вампіри () і гримпотевтиси (spp.), з'явилися вже в ранньому мезозі (242  38 мільйонів років тому). Однак найбільш поширені зараз придонні хижі восьминоги (підзряд) і десятирукі колеоїди сучасного типу з'явилися значно пізніше. Скудність скам'янілих останків не дозволяла описати еволюцію цих молюсків і формування їх різноманітності більш точно.

Щоб заповнити цю прогалину, співробітники Брістольського університету з колегами з Данії, США та Японії скористалися методом молекулярного годинника. Він заснований на гіпотезі, згідно з якою накопичення еволюційно значущих мутацій відбувається з відносно постійною швидкістю. Знаючи цю швидкість і аналізуючи генетичні відмінності між родинними таксонами (видами, пологами, сімействами тощо), можна визначити приблизний час походження цих таксонів від загальних предків. Для проведення описуваного дослідження вчені сформували базу даних зі 180 генів 56 різних видів молюсків.

Аналіз підтвердив еволюційну спорідненість колеоїдів з наутилусами, а також їх поділ на дві монофілетичні (що походять від загального предка) групи: восьмирукі (восьминоги і вампіри) і десятирукі (кальмари і каракатиці). Створене на підставі аналізу філогенетичне дерево молюсків представлено на схемах.

Найбільш важливим висновком роботи стало те, що сучасне біорізноманіття колеоїдів зародилося в епоху Мезозойської морської революції. Під цим терміном, запропонованим палеобіологом Гератом Вермеєм (Geerat Vermeij), мається на увазі набір різких змін морської екології, які відбулися в мезозойській ері (особливо у втрій її половині) під впливом змін клімату з переважанням парникового ефекту. Основною ознакою цієї епохи став бурхливий розвиток придонного хижака, пов'язаний з появою у різних видів тварин здатності до розколювання твердих раковин молюсків.

Таким чином, інтенсивне видоутворення всередині підкласу колеоїдів збіглося в часі з різким підвищенням біорізноманіття променевих риб. Як пишуть автори роботи, це свідчить про напружену еволюційну боротьбу між ними, яка змусила виробляти пристосування для освоєння нових екологічних ніш, щоб конкурувати за харчування і життєвий простір.

«Риби, кальмари і хижаки, що полюють за ними, виявилися залученими в еволюційну» гонку озброєнь «, яка призвела до постійного підвищення швидкості і маневреності як хижаків, так і їх видобутку», - пояснив провідний автор дослідження Аластер Теннер (Alastair Tanner).

Сучасні методи молекулярно-генетичного аналізу дозволили вченим отримати масив даних про еволюцію різних біологічних видів. Наприклад, на підставі подібних досліджень нещодавно було оновлено дерево життя.