Геном кальмара-вампіра виявився найбільшим серед головоногих

Невловимий кальмар-вампір з пекла, відомий науці як Vampyroteuthis infernalis, щойно відкрив вченим свою найбільшу таємницю. Дослідники розшифрували його геном, який виявився найбільшим серед усіх головоногих молюсків, що коли-небудь секвенувалися. Розмір генома становить понад 11 мільярдів пар основ, що більш ніж удвічі перевищує розміри найбільших геномів кальмарів.

Прихована в цій послідовності нуклеотидів інформація розповіла глибоку еволюційну історію. Попри те, що Vampyroteuthis infernalis не є справжнім кальмаром, він зберіг дивовижно схожу на кальмарову хромосомну архітектуру, яку колись поділяв спільний предок сучасних восьминогів та кальмарів.

Кальмар-вампір є унікальною гілкою на родинному дереві головоногих молюсків. Він не є ні кальмаром, ні восьминогом, ані тим більше вампіром, а радше останнім самотнім залишком стародавньої лінії, інші представники якої давно зникли. Багато хто вважає його живою викопною істотою, яка існує вже близько 183 мільйонів років, зберігаючи багато рис своїх предків, а також адаптації, необхідні для виживання як глибоководного падальника в темряві.

Залишкові сліди структур тіла та ознак, які кальмар-вампір поділяє з кальмарами, восьминогами та каракатицями, навели вчених на думку, що він може також зберігати генетичну інформацію про таємничі витоки цих захоплюючих створінь, до того як вони розійшлися близько 300 мільйонів років тому.

Оleg Simakov, геноміст з Віденського університету, пояснює: «Кальмар-вампір знаходиться саме на межі між восьминогами та кальмарами. Його геном розкриває глибокі еволюційні таємниці того, як дві разюче різні лінії могли виникнути зі спільного предка».

Хоча кальмар-вампір є сором'язливим та невловимим, живучи в умовах, глибоко негостинних для людей на глибинах понад 600 метрів, дослідникам пощастило отримати зразок, випадково виловлений як приловом дослідницьким судном Tokai University T/V Hokuto під час діяльності в затоці Суруга.

Секвенувавши його ДНК, вчені були приголомшені розміром генома від 11 до 14 гігабаз. Для порівняння, геном довгоперого прибережного кальмара становить 4,4 гігабази, гавайського короткохвостого кальмара — 4,9 гігабази, а попереднього рекордсмена серед головоногих молюсків, звичайної каракатиці — 5,5 гігабази.

Водночас геноми восьминогів ще менші: геном каліфорнійського двоплямистого восьминога становить 2,2 гігабази, східноазійського звичайного восьминога — 2,6 гігабази, а звичайного восьминога — 2,7 гігабази. Це означає, що геном кальмара-вампіра в кілька разів більший за геноми кальмарів та восьминогів.

Цікаво, що масивні 62 відсотки генома складаються з повторюваних елементів, ділянок ДНК, які повторюються знову і знову, роздуваючи його розмір без додавання нових кодуючих послідовностей.

Дослідники потім порівняли цей геном кальмара-вампіра з раніше секвенованими геномами інших головоногих молюсків, включаючи десятируких кальмарів та каракатиць, восьмируких восьминогів, наутилуса та кількох інших молюсків. Вони також секвенували геном дивного мулистого аргонавта, восьминога, самки якого мають зовнішню раковину.

Ці порівняння виявили, що хоча кальмар-вампір є восьмируким представником групи восьминогоподібних, він зберігає частини хромосомної структури своїх десятируких родичів. Водночас дослідження різних геномів восьминогів показало, що на ранньому етапі своєї еволюційної історії восьминоги також мали схожу на кальмарову хромосомну структуру.

З часом вона ущільнилася та злилася з восьминогоподібними хромосомними елементами, незворотній процес, відомий як злиття зі змішуванням, який міг допомогти стимулювати спеціалізовані адаптації восьминогів. Це свідчить про те, що восьминоги пройшли ранню стадію швидкого хромосомного змішування, тоді як хромосоми кальмарів-вампірів залишалися значною мірою незмінними, навіть коли їхні геноми роздувалися.

Ці відкриття позиціонують кальмара-вампіра як потенційний Розеттський камінь для інтерпретації та розуміння еволюції головоногих молюсків. Emese Tóth, геноміст з Віденського університету, зазначає: «Кальмар-вампір зберігає генетичну спадщину, яка передує обом лініям. Це дає нам безпосередній погляд на найраніші стадії еволюції головоногих».

Відкриття найбільшого генома серед головоногих молюсків не лише розширює наше розуміння генетичного різноманіття цих істот, але й надає унікальний інструмент для вивчення того, як різні групи головоногих розвивалися та адаптувалися до своїх екологічних ніш протягом сотень мільйонів років еволюції.