Как чудовищный гигантский кальмар, достигающий размеров школьного автобуса, с глазами величиной с обеденную тарелку и щупальцами, способными схватить добычу на расстоянии 10 ярдов, стал таким пугающе большим?
Сегодня важные сведения об анатомии и эволюции таинственного гигантского кальмара (Architeuthis dux) раскрываются благодаря публикации полной последовательности его генома группой под руководством Копенгагенского университета, в которую входит ученый Кэролайн Альбертин из Морской биологической лаборатории. (MBL), Вудс-Хоул.
Гигантских кальмаров редко замечают, их никогда не ловили и не оставляли в живых, а это означает, что их биология (даже то, как они размножаются) до сих пор во многом остается загадкой. Последовательность генома может дать важную информацию.
«С точки зрения их генов мы обнаружили, что гигантский кальмар очень похож на других животных. Это означает, что мы можем изучать этих действительно странных животных, чтобы узнать больше о самих себе», - говорит Альбертин, который в 2015 году возглавил команду, которая секвенировали первый геном головоногого моллюска (группа, в которую входят кальмары, осьминоги, каракатицы и наутилусы).
Во главе с Руте да Фонсека из Копенгагенского университета команда обнаружила, что геном гигантского кальмара большой: примерно 2,7 миллиарда пар оснований ДНК, что составляет примерно 90 процентов размера генома человека.
Альбертин проанализировал несколько древних, хорошо известных семейств генов гигантского кальмара, проводя сравнения с четырьмя другими видами головоногих, которые были секвенированы, и с геномом человека.
Она обнаружила, что важные гены развития почти всех животных (Hox и Wnt) присутствовали в единичных копиях только в геноме гигантского кальмара. Это означает, что это гигантское беспозвоночное существо, долгое время ставшее источником знаний о морских монстрах, НЕ стало таким большим за счет дублирования всего генома, стратегии, которую эволюция использовала давным-давно для увеличения размеров позвоночных.
Итак, знание того, как этот вид кальмаров стал таким гигантским, требует дальнейшего изучения его генома.
«Геном - это первый шаг к ответу на множество вопросов о биологии этих очень странных животных», - сказал Альбертин, - например, о том, как они приобрели самый большой мозг среди беспозвоночных, их сложное поведение и ловкость, а также их невероятное умение мгновенно маскироваться.
"Несмотря на то, что головоногие имеют много сложных и тщательно продуманных особенностей, считается, что они эволюционировали независимо от позвоночных. Сравнивая их геномы, мы можем задать вопрос: "Головоногие и позвоночные устроены одинаково или по-разному?" - говорит Альбертин.
Альбертин также идентифицировал более 100 генов в семействе протокадгеринов, обычно не встречающихся в изобилии у беспозвоночных, в геноме гигантского кальмара.
«Считается, что протокадгерины важны для правильного подключения сложного мозга», - говорит она.«Считалось, что это инновация позвоночных, поэтому мы были очень удивлены, когда обнаружили более 100 из них в геноме осьминога (в 2015 году). Это казалось неопровержимым доказательством того, как сделать сложный мозг. аналогичное увеличение количества протокадгеринов и у гигантского кальмара».
Наконец, она проанализировала семейство генов, которое (пока что) уникально для головоногих, называемых рефлектинами. «Рефлектины кодируют белок, участвующий в формировании радужности. Цвет - важная часть маскировки, поэтому мы пытаемся понять, что делает это семейство генов и как оно работает», - говорит Альбертин.
"Наличие генома этого гигантского кальмара является важным узлом, помогающим нам понять, что делает головоногих моллюсков головоногими. И это также может помочь нам понять, как новые и новые гены возникают в процессе эволюции и развития."