科学家终于破解了鱿鱼和墨鱼长达1亿年的进化之谜
在5400万年前的某个瞬间，地球经历了一场灭顶之灾。陨石撞击地球，恐龙灭绝，四分之三的物种消失。但在深海最黑暗的角落，一些看似脆弱的生物却找到了活下去的方法。这就是鱿鱼和墨鱼的故事，而科学家们刚刚破解了这个长达一亿年的进化之谜。
冲绳科学技术大学院大学的最新研究发表在《自然生态与进化》杂志上，首次基于几乎所有主要族系的完整基因组，构建了鱿鱼和墨鱼（统称为十足目头足类动物）的进化树。这项由五年国际合作完成的工作，揭示了这些生物如何通过"长引线"进化模式从寂寂无闻走向今日的丰富多样。
科学家终于破解了鱿鱼和墨鱼长达1亿年的进化之谜
琉球短尾鱿鱼（Euprymna brenneri），由冲绳科学技术大学院大学（OIST）同一研究组的科学家于七年前发现。图片来源：Jeff Jolly
几十年来，鱿鱼和墨鱼的进化历史一直笼罩在谜团之中。化石记录极为稀少，使得研究人员难以确定这些生物之间的真实关系。更棘手的是，早期的基因组数据分辨率不足，常常给出相互矛盾的结论。
冲绳研究团队的首席科学家古斯塔沃·桑切斯博士指出，早期的进化重建基于低分辨率数据集，容易被偏差信号掩盖，导致不同物种之间的真实关系被扭曲。但随着全基因组测序技术的进步，情况发生了改变。
鱿鱼和墨鱼的基因组规模庞大，通常达到人类基因组的两倍，这对测序能力提出了极高要求。研究人员不仅需要先进的测序设备，还需要新鲜的DNA样本。由于许多物种生活在偏远或深海环境中，获取样本极为困难。所幸的是，冲绳群岛附近拥有丰富的浅水鱿鱼多样性，而国际合作则为获取深海物种样本提供了途径。
科学家终于破解了鱿鱼和墨鱼长达1亿年的进化之谜
普通乌贼（Sepia sp.）照片。图片来源：浅田圭洲
研究数据显示，主要的鱿鱼和墨鱼族系在约一亿年前的白垩纪中期迅速分化。然而，仅仅3400万年后，一场名为白垩纪-古近纪的灾难性大灭绝事件就改变了一切。
在6600万年前，那颗致命的陨石撞击了地球。这场灾难消灭了地球上四分之三的动植物物种，包括统治了中生代的恐龙。海洋也未能幸免。海面环境对头足类动物来说变得极其恶劣。当时的浅水区几乎没有充足的含氧栖息地，而强烈的海洋酸化还会侵蚀这些生物的壳。
科学家终于破解了鱿鱼和墨鱼长达1亿年的进化之谜
一张羊角鱿鱼（Spirula spirula）的照片。图片来源：Victor Tuset 博士
研究人员提出，早期头足类动物通过退入深海中富氧的微小生态系统而得以存活。这些深海避难所就像生命的方舟，让这些生物度过了地球历史上最致命的时刻。事实上，这个细节在今天仍留下了印记。某些鱿鱼类群至今仍主要居住在深海，例如角鱿就选择了永远留在黑暗的深处。
当灾难过去，生态系统开始缓慢恢复时，珊瑚礁沿着海岸线重新形成。这创造了全新的浅水栖息地，为头足类动物打开了新世界的大门。
许多古老的鱿鱼和墨鱼族系从深海迁出，探索这些新生的生态环境。在这个过程中，一场进化的爆炸式多样化随之而来。
桑切斯博士将这个现象描述为"长引线"模型。在白垩纪最初的族系分化之后，数千万年间几乎没有明显的新分支出现。树形图在这段时期显得相当"稀疏"。但从白垩纪-古近纪复苏期开始，情况急剧改变。物种突然开始快速分化，适应并进化以占据新的、不断变化的生态位。
科学家终于破解了鱿鱼和墨鱼长达1亿年的进化之谜
精巧的羊角鱿鱼壳只有指甲盖大小。与其他头足类动物相比，其壳的结构并未随时间推移而退化。作为这项研究的一部分，研究人员利用转录组学技术，揭示了支持壳生物矿化和再生的基因。图片来源：Catherine Hodges/OIST
这就像一根缓慢燃烧的引线最终点燃了炸药桶。前期的漫长沉寂被后期的绚烂多彩所取代。
这项工作不仅解决了困扰科学界数十年的进化谜题，更为深入理解这些生物的独特特征奠定了基础。
鱿鱼和墨鱼拥有许多在其他动物身上罕见的特性：可以在瞬间改变颜色和纹理的皮肤、喷射推进能力、复杂的神经系统，以及今天我们才开始理解的许多其他创新。现在，借助完整的基因组和清晰的进化关系，科学家们可以进行有意义的比较研究，揭示支撑这些非凡能力的分子基础。
科学家终于破解了鱿鱼和墨鱼长达1亿年的进化之谜
侏儒鱿鱼（Idiosepius sp.）照片。图片来源：浅田圭洲
研究还使用转录组学技术揭示了支撑角鱿壳生物矿化和再生的基因。这些发现不仅加深了我们对头足类动物的理解，也可能为未来的生物技术应用提供灵感。
从1亿年前的那次快速分化，到6600万年前的深海避难，再到现在的多彩世界，鱿鱼和墨鱼完成了一次令人惊叹的进化之旅。它们的故事证明，生命的韧性远超我们想象，而隐藏在深海黑暗中的秘密，往往需要我们用最新的科技手段才能揭开。