Ученые впервые секвенировали геном гигантского кальмара

Гигантские кальмары — действительно гигантские: они — одни из величайших беспозвоночных нашей планеты. В длину эти глубоководные обитатели достигают восьми метров, если считать вместе со щупальцами, а если исключить их — пяти. Есть сообщения о гораздо больших экземплярах, но они не имеют документальных подтверждений. Неудивительно, что такое создание становилось персонажем легенд и страшных историй и прообразом сверхъестественных существ из древних преданий.

Немалую роль в мифологизации этих головоногих играет то, что они скрытны и об их образе жизни до сих пор известно не так много. Первые снимки живых гигантских кальмаров в их естественной среде были получены только в 2004 году. Ни одно из этих животных не содержалось в неволе, поэтому для ответов на свои вопросы команда исследователей из Копенгагенского университета и Морской биологической лаборатории Вудс-Холл прибегла к секвенированию генома. Статью об этом они опубликовали в GigaScience.

Определив последовательность нуклеотидов кальмарьего генома, ученые выяснили, что его размер — около 90% человеческого. Это головоногое может похвастаться примерно 2,7 миллиарда пар оснований ДНК. Авторы работы проанализировали несколько древних, хорошо известных семейств генов гигантского кальмара, сравнивая их с четырьмя другими видами головоногих, которые были секвенированы, и с геномом человека.

Крупные позвоночные достигают своих размеров благодаря дублированию генома. Поэтому важные гены развития, такие как Hox (отвечающие за положение частей тела относительно друг друга) и Wnt (отвечающие за эмбриогенез), тоже встречаются в геноме не единожды. Но не у гигантских кальмаров! Это значит, что у них есть совершенно другой, не похожий на известные механизм, позволяющий достигать таких размеров. Кроме прочего, это подтверждает факт того, что эволюция позвоночных и головоногих шла разными путями, разошедшимися очень и очень давно. Подробное изучение совершенно не похожих на наши механизмов обеспечения многих жизненных функций может помочь ученым в других областях решать задачи, ответы на которые не получается раздобыть с высоты только нашего опыта, опыта позвоночных.

Эта работа — первый шаг в поиске ответа на многочисленные загадки гигантских головоногих. Одна из них — как эти кальмары приобрели самый большой мозг среди беспозвоночных. Такие «вычислительные мощности» не простаивают попусту, и, судя по всему, сложное поведение животного, его ловкость и мастерство мгновенного камуфляжа — не моряцкие байки.

Кэролайн Альбертин, ранее проделывавшая расшифровку геномов других головоногих, отметила, что в 2015 году им с командой удалось обнаружить более 100 генов семейства протокадгеринов у осьминогов. Эти животные славятся своим интеллектом, но находка подкрепила понимание биологической основы развития их мозга. «Считается, что протокадгерины важны для правильной организации сложного мозга, — говорит она. — Их считали инновацией позвоночных, поэтому мы были очень удивлены, когда нашли более 100 из них в геноме осьминога (в 2015 году)». В новом исследовании Альбертин с коллегами также идентифицировала эти транскрипционные факторы у гигантского кальмара. Ученый отмечает, что находка этих факторов — неоспоримое доказательство того, что эти существа имеют сложный мозг, который может порождать высокие интеллектуальные навыки.

Кроме того, ученые проанализировали рефлектины — семейство генов, уникальное для головоногих моллюсков. «Рефлектины кодируют белок, который участвует в создании радужности. Цвет служит важной частью камуфляжа, поэтому мы пытаемся понять, что делает это семейство генов и как оно работает», — поясняет Альбертин.

«Наличие этого гигантского генома кальмаров является важным узлом, помогающим нам понять, что делает головоногих головоногими. И это также может помочь нам понять, как возникают новые и новые гены в эволюции и развитии», — подытоживает исследовательница.