中白垩纪中期乌贼与墨鱼的快速多样化先于向沿岸生态位的放散

为何研究乌贼的演化史很重要

乌贼和墨鱼是海洋中最具魅力的猎手之一，以变色能力和出众智能著称。但它们自身的亲缘历史长期令人困惑。该研究利用新测定的基因组重绘了乌贼和墨鱼的系统树，并解释了这些动物如何在古代危机中存活、在深海中多样化，随后如何迅速扩展到今天丰富的沿岸形态。

乌贼亲缘关系的总体图景

数十年来，生物学家一直争论多种乌贼与墨鱼之间的相互关系——特别是它们的内壳如何演化，以及它们如何在深海与浅海之间扩散。作者将来自侏儒乌贼、日本飞乌贼和深海羊角乌贼的三套新高质量基因组，与其他头足类的现有基因组和转录组数据相结合。通过比较跨物种共享的数千个基因，他们构建了一棵稳健的进化树，澄清了哪些谱系确实共享共同祖先，哪些相似性是独立产生的。

两大乌贼世界

新的系统树显示出两个主要分支的明晰分裂。一支，作者称为无角组（Acorneata），包含如大型远洋乌贼和羊角乌贼等开阔海域的物种。另一支，称为有角组（Corneata），包括沿岸和浅水群体，如墨鱼、滨海乌贼、圆尾乌贼和侏儒乌贼。Corneata 成员共享两种在远洋近亲中缺失的特征：覆盖眼睛的透明膜（角膜）和储存射出触腕的小囊。这些共同特征连同基因树一起支持这样的观点：沿岸乌贼与墨鱼构成一个自然群体，源自深海祖先分化出来。

恐龙时代的一次突变期

采用分子钟方法（根据遗传变化累积和关键化石估算年代），团队将现代乌贼与墨鱼的目级起源年代定在约1.01亿年前，即白垩纪中期。彼时全球海平面较高，浅海沿岸水域常常缺氧，生存环境严酷。作者认为，现代乌贼与墨鱼的主要谱系因此起源于更深的远洋，在那里存在更稳定、较冷且更富氧的“避难所”。这种早期多样化形成了一个“长雷管”：主要分支在白垩纪分化，但今天大多数沿岸多样性直到数千万年后、恐龙灭绝之后才出现。

从厚重外壳到轻质骨架

另一个谜题是这些动物内部支撑结构——墨鱼的墨鱼骨、许多乌贼的薄剑状内壳（gladius）以及羊角乌贼的卷壳——彼此如何关联。化石与遗传证据共同表明一个渐进的趋势：祖先的多室壳逐步简化并变轻。在远洋谱系中，一支保留并强化了矿化的多室壳（如羊角乌贼），而远洋乌贼则将其缩减为主要由有机物构成、带有微弱室痕的刀片状内壳。在沿岸群体中，墨鱼将祖先的三部分壳重新改造为具有浮力的墨鱼骨，而许多圆尾乌贼与侏儒乌贼则大幅缩小甚至完全失去内壳。研究还追踪了关键壳体构建基因的获得与丧失，例如显示某些沿岸乌贼放弃了若干刚性壳蛋白，这可能有利于在酸化且不稳定的灭绝后海域中采用更轻、更柔性的支撑结构。

染色体与基因中的隐藏故事

通过将各物种的染色体进行比对，作者发现大多数乌贼与墨鱼共享一组非常稳定的46对染色体，暗示一种可追溯到早期头足类的保守基因组蓝图。仅有快速进化的侏儒与圆尾乌贼显示出显著重排，这可能在其沿岸种群规模小且分散时形成。团队还在与浅水视觉相关的基因中检测到自然选择的迹象，与适应更明亮、更可变光环境相一致；在远洋快速游动的乌贼中则见到能量代谢酶的适应信号。羊角乌贼中免疫相关基因家族的扩张可能反映了深海生活的需求以及与微生物复杂相互作用的压力。

对理解乌贼进化的意义

总体而言，这项研究把乌贼与墨鱼描绘为在深海幸存并在白垩纪于远洋悄然多样化的群体，随后在白垩纪末大灭绝后在恢复的沿岸生态系统中激增。它们今天的丰富多样性——内部壳体的多样形态、灵活的基因组和各异的生活方式——被呈现为这一段“长雷管”过程的结果：古老分裂之后，后来的生态机会推动了迅速放散。对非专业读者来说，关键讯息是：今天熟悉的沿岸乌贼与墨鱼并非原始的岸线残存物，而是源自深海祖先的后代，这些祖先反复改造其身体与基因组，以开发海洋的新角落。

引用: Sanchez, G., Fernández-Álvarez, F.Á., Bernal, A. et al. Rapid mid-Cretaceous diversification of squid and cuttlefish preceded radiation into coastal niches. Nat Ecol Evol 10, 662–676 (2026). https://doi.org/10.1038/s41559-026-03009-1

关键词: 乌贼进化, 墨鱼, 白垩纪海洋, 头足类基因组, 海洋多样化