神秘的“深海隐居者”！巨型乌贼全基因组序列公布 人们对它的了解比恐龙还少

巨型乌贼是传说中的“海怪”，世界各地都有在海中见到它们的传闻。由于生活在深海，它们很难被人们观察到，宛如一群“隐居者”。

巨型乌贼又称大王乌贼、首席乌贼、霸王乌贼，为世界上存活的最大的无脊椎动物，为软体动物头足类乌贼目中最大的一类。自18世纪首次发现并获取研究样本以来，人们对它们知之甚少。

传闻中，这类动物有校车那么大，眼睛如同餐盘，触手能在10码外抓住猎物。一只在南极罗斯海域被抓获的巨型乌贼重量约为450公斤，另一只被捕获的巨型乌贼长有约5米长的触须，触须上有25个弯钩。

一位世界著名的巨型乌贼研究者甚至风趣地说，我们对恐龙的了解要比对巨型乌贼的了解多得多。

近日，由哥本哈根大学领导的研究小组公布了神秘巨型乌贼的全基因组序列，揭示了其解剖和进化的重要线索。该小组成员包括伍兹霍尔海洋生物实验室(MBL)的科学家Caroline Albertin。

巨型乌贼很少被发现，也从未被捕获并存活过，这意味着关于它们的生物学知识、甚至它们是如何繁殖的在很大程度上仍然是一个谜。

基因组序列可以提供关于生物的重要的信息。

“就基因而言，我们发现巨型乌贼和其他动物很像。这意味着我们可以研究这些奇怪的动物来更多地了解我们自己，”Albertin说，他在2015年领导的团队完成了头足类动物(包括乌贼、章鱼、墨鱼和鹦鹉螺)的第一个基因组测序。

由哥本哈根大学的Rute da Fonseca领导的研究小组发现，巨型乌贼的基因组很大:据估计有27亿个DNA碱基对，大约是人类基因组的90%。人类基因组约有30亿个碱基对。

不过，顺道一提，基因组大的生物不一定进化程度高。美国《科学》月刊有报道称，从早期人类至今，我们已经失去了4070万个碱基对。

洋葱的基因组相当于人类的5倍大小，但它的进化程度和人类相去甚远。衣笠草(又名重楼百合)有1490亿个碱基对，非洲肺鱼有1320亿个，宽足蝾螈有655亿个。这是因为构成生物基因组的每个碱基对并不是发挥同样的作用，生物进化程度更多地取决于起主要作用的部分。

Albertin分析了几个古老而著名的巨型乌贼的基因家族，并将其与其他四种已被测序的头足类动物和人类基因组进行了比较。

她发现，巨型乌贼的基因组中，几乎所有动物的重要发育基因(Hox和Wnt)都只有一份。

这意味着这种巨大的无脊椎动物——一直以来都是海怪传说的来源——并不是通过全基因组倍增才变得如此庞大的，而是进化很久以前就采取了这种策略来增加脊椎动物的体积。

基因倍增是指DNA片段在基因组中复制出一个或更多的拷贝,这种DNA片段可以是一小段基因组序列、整条染色体,甚至是整个基因组。基因组倍增在动物界较为罕见，这是由于会影响有性生殖生物的繁殖，但植物却能通过无性生殖等方式获得多倍体带来的进化上的好处。

例如，拟南芥、水稻、玉米、白菜、地瓜、兰花、玫瑰等植物的基因组都与全基因组倍增事件紧密相连。

但巨型乌贼的体型与基因组倍增无关。所以，了解这个物种是如何变得如此巨大的，还需要进一步探索它的基因组。

“基因组是回答这些非常奇怪的动物的许多生物学问题的第一步，” Albertin说，比如它们如何获得无脊椎动物中最大的大脑，它们复杂的行为和敏捷性，以及它们令人难以置信的瞬时伪装技能。

“虽然头足类动物有许多复杂精细的特征，但它们被认为是独立于脊椎动物进化而来的。通过比较它们的基因组，我们可以问，‘头足类和脊椎动物的构造是一样的，还是不同?’”Albertin说。

在无脊椎动物中，头足类也是十分“特立独行”的一种。它们拥有许多高度发达的器官，超强的进化适应力和高超的智力。许多章鱼都会使用自然工具，并玩耍人类给它们的外来物体。

除了溜出水族箱、扭开瓶盖等，有的章鱼甚至会表现出自己的个性，如害羞或淘气等。

Albertin还在巨乌贼基因组中发现了100多个原生粘蛋白家族的基因——通常在无脊椎动物中并不多见。

她说:“人们认为原生粘质在正确连接复杂的大脑方面很重要。”

“它们被认为是脊椎动物的创新，所以当我们(在2015年)在章鱼基因组中发现超过100个的时候，我们真的很惊讶。”

最后，她分析了一个迄今为止头足类动物独有的基因家族，叫做“反光素”(reflectins)。“反光素编码一种产生彩虹色的蛋白质。颜色是伪装的重要组成部分，所以我们试图了解这个基因家族在做什么，它是如何工作的，”Albertin说。

“拥有这个巨型乌贼的基因组是帮助我们理解什么使头足类动物成为头足类动物的一个重要节点。它还可以帮助我们了解新的基因是如何在进化和发展中出现的。”

与想象中不同，有研究发现，巨型乌贼并不是行动迅速、非常贪婪的食肉动物。实际上它是一种行动迟缓的动物，经常采取伏击的方法，捕捉不小心闯入它的埋伏圈的猎物。

发现于美国的托斯特巨鱿的化石则表明，这种“史前海怪”全长超过10米，还有可能捕食白垩纪的海中霸王沧龙类。

对于巨型乌贼的基因组研究将更多地为我们揭开这一深海神秘物种的真面目。

参考资料：

https://www.sciencedaily.com/releases/2020/01/200116080420.htm

The mysterious, legendary giant squid's genome is revealed

作者：Marine Biological Laboratory