Осьминоги и кальмары обрели свое разнообразие в эволюционной борьбе с рыбами

Окаменевшие останки белемнита Belemnoteuthis antiquus возрастом 166 миллионов лет

Jonathan Jackson and Zoë Hughes / NHMUK

Международная группа ученых пришла к выводу, что современное разнообразие двужаберных головоногих моллюсков, или колеоидов (Coleoidea), которые включают осьминогов, кальмаров и каракатиц, берет начало в эпоху так называемой Мезозойской морской революции более 100 миллионов лет назад. Это совпадает по времени с резким ростом биоразнообразия лучеперых рыб и некоторых других морских позвоночных, что свидетельствует о напряженном эволюционном соревновании между этими животными. Результаты работы опубликованы в журнале Proceedings of the Royal Society B.

Колеоиды, представляющие собой наиболее многочисленный подкласс головоногих моллюсков (Cephalopoda), обладают уникальным набором эволюционных приспособлений, таких как утрата наружной раковины и, как следствие, способность в больших пределах менять форму тела; реактивное движение; быстрая смена окраски в ответ на раздражители; аккомодация и поляризованное зрение; наличие чернильного мешка и наиболее развитый мозг среди всех беспозвоночных. Эти особенности помогают им спасаться от хищников, маскируясь на дне, проникая в узкие щели, выскальзывая из захвата и сбегая с большим ускорением под прикрытием облака чернил. В силу отсутствия костного скелета или крупной раковины колеоиды редко формировали окаменелости, что затрудняет анализ их эволюции.

Наиболее древние окаменелости колеоидов относятся к кайнозойской эре, однако в их истории присутствуют перерывы в десятки и сотни миллионов лет. Древнейшие из известных представителей — белемниты, которые имели полноценную внутреннюю раковину конической формы, — вымерли к концу мелового периода около 65 миллионов лет назад. Некоторые исследования свидетельствуют, что головоногие моллюски отделились от своих ближайших родственников наутилусов на рубеже силурийского и девонского периодов примерно 415 миллионов лет назад. Глубоководные осьминоги, живущие в толще воды и питающиеся детритом (подотряд Incirrina), такие как адские вампиры (Vampyroteuthis infernalis) и гримпотевтисы (Grimpoteuthis spp.), появились уже в раннем мезозое (242 ± 38 миллионов лет назад). Однако наиболее распространенные сейчас придонные хищные осьминоги (подотряд Cirrina) и десятирукие колеоиды современного типа появились значительно позже. Скудность окаменелых останков не позволяла описать эволюцию этих моллюсков и формирование их разнообразия более точно.

Чтобы восполнить этот пробел, сотрудники Бристольского университета с коллегами из Дании, США и Японии воспользовались методом молекулярных часов. Он основан на гипотезе, согласно которой накопление эволюционно значимых мутаций происходит с относительно постоянной скоростью. Зная эту скорость и анализируя генетические различия между родственными таксонами (видами, родами, семействами и т. д.), можно определить примерное время происхождения этих таксонов от общих предков. Для проведения описываемого исследования ученые сформировали базу данных из 180 генов 56 различных видов моллюсков.

Анализ подтвердил эволюционное родство колеоидов с наутилусами, а также их разделение на две монофилетические (происходящие от общего предка) группы: восьмирукие (осьминоги и вампиры) и десятирукие (кальмары и каракатицы). Созданное на основании анализа филогенетическое дерево моллюсков представлено на схемах.

Наиболее важным выводом работы стало то, что современное биоразнообразие колеоидов зародилось в эпоху Мезозойской морской революции. Под этим термином, предложенным палеобиологом Гератом Вермеем (Geerat Vermeij), подразумевается набор резких изменений морской экологии, которые произошли в мезозойской эре (особенно во втрой ее половине) под влиянием перемен климата с преобладанием парникового эффекта. Основным признаком этой эпохи стало бурное развитие придонного хищничества, связанное с появлением у различных видов животных способности к раскалыванию твердых раковин моллюсков.

Таким образом, интенсивное видообразование внутри подкласса колеоидов совпало по времени с резким повышением биоразнообразия лучеперых рыб. Как пишут авторы работы, это свидетельствует о напряженной эволюционной борьбе между ними, заставившей вырабатывать приспособления для освоения новых экологических ниш, чтобы конкурировать за питание и жизненное пространство.

«Рыбы, кальмары и охотящиеся за ними хищники оказались вовлеченными в эволюционную „гонку вооружений“, которая привела к постоянному повышению скорости и маневренности как хищников, так и их добычи», — пояснил ведущий автор исследования Аластер Тэннер (Alastair Tanner).

Современные методы молекулярно-генетического анализа позволили ученым получить массив данных об эволюции различных биологических видов. К примеру, на основании подобных исследований недавно было обновлено дерево жизни.

Олег Лищук

Нашли опечатку? Выделите фрагмент и нажмите Ctrl+Enter.