魷魚和烏賊一億年演化之謎被破解：滅絕劫后再爆發(fā)

一項(xiàng)最新發(fā)表在《自然·生態(tài)與進(jìn)化》期刊上的基因組研究，首次系統(tǒng)勾勒出魷魚和烏賊這一“十腕頭足類”演化史的全貌，揭示它們起源于深海，在約一億年前快速分化，并在恐龍滅絕后的漫長恢復(fù)期中沿著“長引線”模式完成多樣化爆發(fā)。

魷魚和烏賊以瞬時變色偽裝和噴射推進(jìn)等奇特能力聞名，但長期以來，由于化石記錄稀少、基因組數(shù)據(jù)零散，科學(xué)家難以重建其演化譜系。 沖繩科學(xué)技術(shù)大學(xué)院大學(xué)（OIST）牽頭的新研究整合了現(xiàn)有數(shù)據(jù)庫，并首次加入三種新測序的魷魚基因組，在此基礎(chǔ)上繪制出迄今最全面的十腕頭足類基因組進(jìn)化樹。

論文第一作者、OIST分子遺傳學(xué)單元研究員古斯塔沃·桑切斯表示，魷魚和烏賊的祖先問題已爭論數(shù)十年，不同研究基于形態(tài)特征或有限分子數(shù)據(jù)提出了互相矛盾的假說，而高分辨率全基因組數(shù)據(jù)則顯著減少了偏差信號，讓真正的親緣關(guān)系得以浮現(xiàn)。 研究顯示，多數(shù)十腕頭足類具有內(nèi)部貝殼結(jié)構(gòu)，但形態(tài)差異巨大：烏賊擁有圓形石灰質(zhì)烏賊骨，許多魷魚則具有薄而劍狀的“羽狀殼”，還有“小旋魷”的螺旋殼，一些淺海物種甚至完全失去了這一結(jié)構(gòu)。

大規(guī)模全基因組測序在技術(shù)上極具挑戰(zhàn)，因?yàn)轸滛~和烏賊的基因組規(guī)模可達(dá)人類的兩倍，不僅對測序平臺和計(jì)算資源要求極高，還需獲取新鮮樣本，這對于分布于熱帶珊瑚礁甚至深海的物種而言并不容易。 桑切斯指出，有些譜系在琉球群島一類的熱帶礁區(qū)異常豐富，而另一些則只在深海中以謎一般的形態(tài)存在，本次研究得以依托沖繩本地資源及國際合作，采集到關(guān)鍵物種樣本。

該研究是“水生共生基因組計(jì)劃”五年國際合作的關(guān)鍵成果之一，由英國威康桑格研究所提供支持。 研究團(tuán)隊(duì)利用幾乎覆蓋所有主要譜系的十腕頭足類基因組，構(gòu)建出首張高分辨率演化樹，填補(bǔ)了此前多處關(guān)鍵空白。 共同作者、西班牙海洋研究所的費(fèi)爾南多·費(fèi)爾南德斯-阿爾瓦雷斯專注研究“小旋魷”（Spirula spirula），這種獨(dú)特的內(nèi)殼結(jié)構(gòu)曾讓部分科學(xué)家誤以為它與烏賊關(guān)系更近，而基因組證據(jù)則糾正了這一錯誤歸類，為整個頭足類演化大局帶來新線索。

通過將基因組信息與有限的化石記錄結(jié)合，團(tuán)隊(duì)重建了魷魚和烏賊的演化時間軸。 結(jié)果顯示，這一類群起源于深海環(huán)境，當(dāng)今仍生活在深海的小旋魷等物種，很可能保留了接近早期形態(tài)的特征。 研究推算，十腕頭足類主要分支在約一億年前的中生代白堊紀(jì)中期迅速分化。 此后約在6600萬年前，白堊紀(jì)—古近紀(jì)（K-Pg）大滅絕事件爆發(fā)，地球上約四分之三的動植物物種和非鳥類恐龍一起消失。

研究團(tuán)隊(duì)提出，早期十腕頭足類之所以得以在這場浩劫中幸存，關(guān)鍵在于它們退守至深海少數(shù)富氧避難所。 桑切斯解釋，當(dāng)時的海面環(huán)境對頭足類極其惡劣，近岸淺水區(qū)可供呼吸的富氧棲息地極少，同時極端的海洋酸化會加速淺海物種貝殼的溶解與破壞。 在此背景下，十腕頭足類仍在其演化史中保留某種形式的內(nèi)部貝殼，被視作深海起源的重要證據(jù)。

隨著時間推移，全球生態(tài)系統(tǒng)逐步恢復(fù)，沿岸珊瑚礁重新建立，為十腕頭足類提供了豐富的新生態(tài)位，促使不少物種再次向淺海擴(kuò)散。 演化樹顯示，在早期分支出現(xiàn)之后，長達(dá)數(shù)千萬年的時間里譜系分化十分有限，而在K-Pg后恢復(fù)期，分支數(shù)量突然激增，顯示物種為適應(yīng)快速變化的生態(tài)系統(tǒng)而展開多方向演化，這正是典型的“長引線”模式：漫長潛伏期之后，迎來多樣化大爆發(fā)。

在微觀層面，研究還利用轉(zhuǎn)錄組學(xué)分析了小旋魷精巧指甲大小的螺旋貝殼，發(fā)現(xiàn)其在生物礦化和殼體再生方面存在特定基因表達(dá)特征，相較其他頭足類物種，這類貝殼結(jié)構(gòu)在漫長地質(zhì)年代中并未顯著退化。

科研人員認(rèn)為，這一新的基因組框架為理解魷魚和烏賊獨(dú)特性狀的演化機(jī)制奠定了基礎(chǔ)。 OIST分子遺傳學(xué)單元負(fù)責(zé)人丹尼爾·羅克薩爾教授指出，十腕頭足類相較其他動物類群擁有大量獨(dú)特器官和行為，從動態(tài)偽裝到復(fù)雜神經(jīng)系統(tǒng)，都是科學(xué)家不斷汲取靈感的源泉，如今在具備高質(zhì)量基因組和清晰親緣關(guān)系的前提下，研究者可以更有針對性地比對這些創(chuàng)新背后的分子改變。

相關(guān)論文題為《魷魚和烏賊在白堊紀(jì)中期的快速多樣化先于其向沿岸生態(tài)位的輻射》，由古斯塔沃·桑切斯等人撰寫，于2026年3月30日在線發(fā)表。 研究獲得沖繩科學(xué)技術(shù)大學(xué)院大學(xué)、日本學(xué)術(shù)振興會、Chan Zuckerberg Biohub、西班牙多家科研資助機(jī)構(gòu)等支持。