Kako su lignje preživele najveće izumiranje na Zemlji i preuzele okeane

Lignje i sipe su evoluirale u dubokom moru i preživele najveće izumiranje na Zemlji skrivajući se u utočištima bogatim kiseonikom.

Naučnici su konačno razrešili dugotrajnu misteriju o evoluciji lignji i sipa analizirajući novosekvencirane genome zajedno sa globalnim skupovima podataka. Istraživanje otkriva da su ova neobična, inteligentna stvorenja verovatno proizašla iz dubokog okeana pre više od 100 miliona godina, preživljavajući događaje masovnog izumiranja povlačenjem u dubokomorska utočišta bogata kiseonikom.

Preporučujemo

Milionima godina, njihova evolucija se jedva menjala – dok drastičan razvoj nakon ekstinkcije nije izazvao brzu diverzifikaciju tokom prelaska u nova plitkovodna staništa.

Lignje i sipe su među najfascinantnijim životinjama u okeanu, poznate po koži koja menja boju i kretanju nalik mlaznom. Decenijama naučnici pokušavaju da shvate kako su ova neobična stvorenja evoluirala. Napredak je bio spor pošto su fosilna svedočanstva ograničena, a njihovi genomi složeni. Sad novo istraživanje konačno daje jasnije odgovore.

Studija iz Instituta Okinave za nauku i tehnologiju (OIST) kombinuje velike genomske skupove podataka sa tri novosekvencirana genoma lignji. Ovaj rad otkriva obrazac „dugačkog fitilja“ koji objašnjava kako su lignje i sipe, zajedno poznate kao dekapodiformni (sa deset ekstremiteta) glavonošci, evoluirale u raznoliku grupu koju danas vidimo.

Jasnija slika evolucije lignji i sipa

Lignje i sipe žive sredinama od dubokih okeanskih voda do plitkih priobalnih regiona. Uprkos njihovom diverzitetu, većina deli jednu odliku: unutrašnju ljušturu. Ova struktura se uveliko razlikuje – zaobljena, oštra, spiralna. Neke plitkovodne vrste su čak potpuno izgubile ljušturu.

Razumevanje kako su ovi različiti oblici povezani predstavlja izazov. Podaci o celom genomu sad daju čistiju, dosledniju sliku kako su ove životinje evoluirale. Sekvenciranje genoma lignji nije lak posao. Njihovi genomi su često skoro dvostruko veći od ljudskog genoma, što zahteva naprednu tehnologiju i znatnu kompjutersku snagu za analizu.

Prikupljanje odgovarajućih uzoraka je takođe teško jer je potrebna sveža DNK, a mnoge vrste žive u udaljenim ili teško dostupnim staništima. Neke loze su brojne i veoma raznolike samo u tropskim sistemima poput arhipelaga Rjukju, dok su druge zagonetne i poznate samo u dubokom moru.

Istraživački tim je konstruisao prvo evoluciono stablo za dekapodiforme na bazi genomskih sekvenci iz skoro svih glavnih loza. To je omogućila globalna saradnja tokom pet godina, uključujući projekat sekvenciranja genoma širokog spektra morskih i slatkovodnih vrsta.

Jedna posebno važna vrsta bila je retka lignja Spirula spirula. Njena neobična unutrašnja ljuštura odavno zbunjuje naučnike. „Struktura njene ljušture je navela neke naučnike da pogrešno zaključe da je blisko povezana sa sipama“, kažu saradnici iz Španskog instituta za okeanografiju.

Poreklo u dubokom moru i evolucija „dugačkog fitilja“

Kombinujući genomske podatke sa fosilnim dokazima, istraživači su rekonstruisali i vremensku liniju i kontekst životne sredine za evoluciju lignji i sipa. Analiza pokazuje da su ove životinje poreklom iz dubokog okeana, staništa gde su još prisutne vrste kao što je Spirula spirula.

Studija ukazuje da su se glavne dekapodiformne grupe prvi put podelile pre oko 100 miliona godina tokom perioda srednje krede. Kasnije, pre oko 66 miliona godina, kredno-paleogeni događaj masovne ekstinkcije eliminisao je oko tri četvrtine vrsta na Zemlji, uključujući dinosauruse. Uprkos ovom katastrofalnom događaju, preci lignji su preživeli.

Naučnici veruju da su ovi rani glavonošci pronašli utočište u malim, kiseonikom bogatim džepovima dubokog okeana. „Morska površina bi bila veoma surovo okruženje za glavonošce. Otprilike u to vreme, vrlo malo pogodnih staništa bogatih kiseonikom postojalo bi blizu obala. Intenzivna acidifikacija okeana u plićim vodama verovatno bi takođe uništila njihove ljušture, tako da je činjenica da je neki oblik ove odlike zadržan tokom njihove evolucione istorije dokaz njihovog dubljeg okeanskog porekla“.

Dok se planeta oporavljala, koralni grebeni su se postepeno vraćali, stvarajući nove ekosisteme u plitkoj vodi. Mnoge loze lignji i sipa su se zatim proširile u ova okruženja.

„Nakon početnih podela loza u kredi, ne vidimo mnogo grananja desetinama miliona godina. Međutim, u periodu oporavka od kredno-paleogene ekstinkcije, iznenada vidimo brzu diverzifikaciju, dok se vrste prilagođavaju i evoluiraju u novim i promenljivim ekosistemima. Ovo je primer modela 'dugačkog fitilja' – period ograničene promene praćen eksplozijom diverziteta“, kažu naučnici.

Oni veruju da ovaj rad daje snažnu osnovu za buduće studije o jedinstvenim osobinama lignji i sipa. Lignje i sipe imaju toliko jedinstvenih osobina u poređenju sa drugim grupama životinja, što ih čini beskrajnim izvorom inspiracije za naučnike.

Sa ovim genomima i jasnom slikom njihovih evolucionih odnosa, mogu se napraviti značajna poređenja u cilju otkrivanja molekularnih promena povezanih sa glavnim inovacijama glavonožaca, od pojave novih organa i dinamične kamuflaže do nervne složenosti koja podržava njihovo izuzetno ponašanje.

(Telegraf Nauka/Science Daily)