Σε μια μελέτη που δημοσιεύτηκε τώρα στο iScience, ερευνητές από το Πανεπιστήμιο της Βιέννης (Αυστρία), το Εθνικό Ινστιτούτο Τεχνολογίας – Κολλέγιο Wakayama (NITW, Ιαπωνία) και το Πανεπιστήμιο Shimane (Ιαπωνία) παρουσιάζουν τη μεγαλύτερη ανάλυση της αλληλουχίας του γονιδιώματος κεφαλόποδων μέχρι σήμερα.

Οι αναλύσεις τους δείχνουν ότι το “καλαμάρι βαμπίρ” έχει διατηρήσει τμήματα μιας αρχαίας, χρωμοσωμικής αρχιτεκτονικής που μοιάζει με καλαμάρι, αποκαλύπτοντας έτσι ότι τα σύγχρονα χταπόδια εξελίχθηκαν από τους προγόνους τους που έμοιαζαν με καλαμάρι.

Το καλαμάρι βαμπίρ ( Vampyroteuthis sp. ) είναι ένα από τα πιο αινιγματικά ζώα της βαθιάς θάλασσας. Με το σκούρο σώμα του, τα μεγάλα μάτια που μπορεί να φαίνονται κόκκινα ή μπλε, και το μανδύα που μοιάζει με μανδύα ανάμεσα στα χέρια του, κέρδισε το εντυπωσιακό του όνομα – αν και δεν ρουφάει αίμα, αλλά τρέφεται ειρηνικά με οργανικά υπολείμματα. «Είναι ενδιαφέρον ότι, στα Ιαπωνικά, το καλαμάρι βαμπίρ ονομάζεται ” kōmori-dako “, που σημαίνει «νυχτερίδα-χταπόδι»», λέει ένας από τους τρεις επικεφαλής ερευνητές αυτού του έργου, ο Masa-aki Yoshida, από το Πανεπιστήμιο Shimane. Ωστόσο, η εξωτερική του εμφάνιση κρύβει ένα ακόμη βαθύτερο μυστήριο: παρά το γεγονός ότι κατατάσσεται στα χταπόδια, μοιράζεται επίσης χαρακτηριστικά με τα καλαμάρια και τις σουπιές. Για να κατανοήσει αυτό το παράδοξο, μια διεθνής ομάδα με επικεφαλής τον Oleg Simakov από το Πανεπιστήμιο της Βιέννης, μαζί με τους Davin Setiamarga (NITW) και Masa-aki Yoshida (Πανεπιστήμιο Shimane), έχει πλέον αποκωδικοποιήσει το γονιδίωμα του καλαμαριού βαμπίρ.

Μια ματιά στην εξέλιξη των βαθέων υδάτων

Τα «σύγχρονα» κεφαλόποδα (κολεοειδή) – συμπεριλαμβανομένων των καλαμαριών, των χταποδιών και των σουπιών – χωρίστηκαν πριν από περισσότερα από 300 εκατομμύρια χρόνια σε δύο κύριες γενεαλογικές γραμμές: τα δεκαβραχιόνια Decapodiformes (καλαμάρια και σουπιές) και τα οκτάβραχα Octopodiformes (χταπόδια και το καλαμάρι βαμπίρ). Παρά το όνομά του, το καλαμάρι βαμπίρ έχει οκτώ βραχίονες όπως ένα χταπόδι, αλλά μοιράζεται βασικά γονιδιωματικά χαρακτηριστικά με τα καλαμάρια και τις σουπιές. Καταλαμβάνει μια ενδιάμεση θέση μεταξύ αυτών των δύο γενεαλογικών γραμμών – μια σύνδεση που το γονιδίωμά του αποκαλύπτει για πρώτη φορά σε χρωμοσωμικό επίπεδο. Αν και ανήκει στη γενεαλογική γραμμή των χταποδιών, διατηρεί στοιχεία μιας πιο προγονικής, χρωμοσωμικής οργάνωσης που μοιάζει με καλαμάρι, παρέχοντας νέα στοιχεία για την πρώιμη εξέλιξη των κεφαλόποδων.

Ένα τεράστιο γονιδίωμα με αρχαία αρχιτεκτονική
Με πάνω από 11 δισεκατομμύρια ζεύγη βάσεων, το γονιδίωμα του καλαμαριού βαμπίρ είναι περίπου τέσσερις φορές μεγαλύτερο από το ανθρώπινο γονιδίωμα – το μεγαλύτερο γονιδίωμα κεφαλόποδου που έχει αναλυθεί ποτέ. Παρά το μέγεθος αυτό, τα χρωμοσώματά του παρουσιάζουν μια εκπληκτικά διατηρημένη δομή. Εξαιτίας αυτού, το Vampyroteuthis θεωρείται «γονιδιωματικό ζωντανό απολίθωμα» – ένας σύγχρονος εκπρόσωπος μιας αρχαίας γενεαλογίας που διατηρεί βασικά χαρακτηριστικά του εξελικτικού της παρελθόντος. Η ομάδα διαπίστωσε ότι έχει διατηρήσει τμήματα ενός δεκαποδόμορφου καρυότυπου, ενώ τα σύγχρονα χταπόδια υπέστησαν εκτεταμένες χρωμοσωμικές συγχωνεύσεις και αναδιατάξεις κατά τη διάρκεια της εξέλιξης. Αυτή η διατηρημένη γονιδιωματική αρχιτεκτονική παρέχει νέες ενδείξεις για το πώς αποκλίνουν οι γενεαλογικές γραμμές των κεφαλόποδων. «Το καλαμάρι βαμπίρ βρίσκεται ακριβώς στη διεπαφή μεταξύ χταποδιών και καλαμαριών», λέει ο επικεφαλής συγγραφέας Oleg Simakov από το Τμήμα Νευροεπιστημών και Αναπτυξιακής Βιολογίας στο Πανεπιστήμιο της Βιέννης. «Το γονιδίωμά του αποκαλύπτει βαθιά εξελικτικά μυστικά για το πώς δύο εντυπωσιακά διαφορετικές γενεαλογικές γραμμές θα μπορούσαν να προκύψουν από έναν κοινό πρόγονο».

Τα γονιδιώματα των χταποδιών σχημάτισαν τη δική τους εξελικτική οδό
Συγκρίνοντας το καλαμάρι βαμπίρ με άλλα είδη, συμπεριλαμβανομένου του πελαγικού χταποδιού Argonauta hians , οι ερευνητές μπόρεσαν να εντοπίσουν την κατεύθυνση των χρωμοσωμικών αλλαγών κατά τη διάρκεια της εξέλιξης. Η αλληλουχία του γονιδιώματος του Argonauta hians (“paper nautilus”), ενός “περίεργου” πελαγικού χταποδιού του οποίου τα θηλυκά απέκτησαν δευτερογενώς μια ασβεστοποιημένη δομή που έμοιαζε με κέλυφος, παρουσιάστηκε επίσης για πρώτη φορά σε αυτή τη μελέτη. Η ανάλυση υποδηλώνει ότι τα πρώιμα κολεοειδή είχαν μια χρωμοσωμική οργάνωση που έμοιαζε με καλαμάρι, η οποία αργότερα συγχωνεύτηκε και συμπυκνώθηκε στο σύγχρονο γονιδίωμα του χταποδιού – μια διαδικασία γνωστή ως σύντηξη με ανάμειξη. Αυτές οι μη αναστρέψιμες αναδιατάξεις πιθανότατα οδήγησαν σε βασικές μορφολογικές καινοτομίες, όπως η εξειδίκευση των βραχιόνων και η απώλεια εξωτερικών κελυφών.“Αν και ταξινομείται ως χταπόδι, το καλαμάρι βαμπίρ διατηρεί μια γενετική κληρονομιά που προηγείται και των δύο γενεαλογικών γραμμών”, προσθέτει η δεύτερη συγγραφέας Emese Tóth, από το Πανεπιστήμιο της Βιέννης. “Μας δίνει μια άμεση ματιά στα πρώτα στάδια της εξέλιξης των κεφαλόποδων.”

Επανεξέταση της εξέλιξης των κεφαλόποδων
Η μελέτη παρέχει τα πιο σαφή γενετικά στοιχεία μέχρι σήμερα ότι ο κοινός πρόγονος των χταποδιών και των καλαμαριών έμοιαζε περισσότερο με καλαμάρι από ό,τι πιστευόταν προηγουμένως. Υπογραμμίζει ότι η μεγάλης κλίμακας χρωμοσωμική αναδιοργάνωση, και όχι η εμφάνιση νέων γονιδίων, ήταν ο κύριος παράγοντας πίσω από την αξιοσημείωτη ποικιλομορφία των σύγχρονων κεφαλόποδων.

Πρωτότυπη δημοσίευση:

Yoshida, MA, Tóth, E., Kon-Nanjo, K., Kon, T., Hirota, K., Toyoda, A., Toh, H., Miyazawa, H., Terauchi, M., Noguchi, H., Setiamarga, DHE, Simakov, O., Γιγαντιαίο γονιδίωμα που προέρχεται από το σύγχρονο κράτος των βαμπίρ iScience (2025).
DOI: 10.1016/j.isci.2025.113832

(photo: pexels)