Биология

Ученые впервые полностью расшифровали геном адского вампира (Vampyroteuthis infernalis) — единственного в мире головоногого моллюска, обитающего на глубинах 400-1000 метров. Открытие позволит понять, как формировались современные осьминоги и их древние родственники.

Адский вампир, которого иногда называют «живым ископаемым», — единственный современный представитель древнего отряда вампироморфов (Vampyromorpha). Этот небольшой головоногий моллюск имеет признаки как кальмаров, так и осьминогов. Его студенистое тело длиной до 30 сантиметров может менять оттенок от черного до красно-фиолетового, а огромные глаза — крупнейшие по отношению к телу среди животных — отражают свет разными цветами. Почти все тело адского вампира усыпано фотофорами — органами свечения, которые помогают ему маскироваться и отпугивать врагов.

Впервые вид описал немецкий зоолог Карл Хун в 1903 году, ошибочно приняв его за осьминога. Живет адский вампир в зоне кислородного минимума, где концентрация кислорода слишком мала для поддержания аэробного метаболизма. Ни один другой известный науке головоногий моллюск не может выжить в таких условиях. Размножаются эти животные редко, откладывая немного крупных яиц, а самки вынашивают потомство более года.

Расшифровать геном столь уникального обитателя морских глубин удалось генетикам из Японии, Австрии и Германии. Секвенирование проводилось с использованием технологии PacBio HiFi, которая обеспечивает сверхточное чтение длинных участков ДНК. По итогу исследователи получили геном объемом более десяти гигапар оснований — один из крупнейших среди всех известных животных. Несмотря на сложность, ученые выявили четкую структуру, отражающую древнее состояние хромосом головоногих.

Результаты научной работы, опубликованной в журнале iScience, показали, что геном адского вампира сохранил большую часть кариотипа (совокупность признаков полного набора хромосом), характерного для кальмаров и каракатиц, тогда как современные осьминоги «пережили» масштабные слияния и перестройку хромосом. Это, по мнению ученых, стало основой для их эволюции — необычного мозга, интеллекта и поведения.

Сравнив геном адского вампира с геномами кальмаров и осьминогов (Octopus vulgaris), аргонавтов (Argonauta hians), кальмаров и каракатиц, исследовательская группа под руководством Масааки Ёсида (Masa-aki Yoshida) из Университета Симанэ (Япония), выяснила, что хромосомная организация адского вампира ближе к кальмарам, чем к его ближайшим родственникам — осьминогам. Значит, исходным состоянием для всех современных головоногих был кариотип кальмаров, а не наоборот.

Более того, 62% генома адского вампира состоит из повторяющихся элементов, в основном из длинных ретротранспозонов (LINEs) — последовательностей ДНК в геноме эукариот. Однако, несмотря на их обилие, геном Vampyroteuthis infernalis перестроился не так сильно, как у осьминогов. При этом у адского вампира, питающегося детритом и зоопланктоном, сохранились рудиментарные «утраченные руки», что косвенно указывает на его родство с десятищупальцевыми кальмарами.

Дальнейшая расшифровка генома адского вампира позволит понять, как крупномасштабные геномные перестройки приводят к появлению новых форм поведения и морфологии у животных — от моллюсков до млекопитающих.