Een onlangs gepubliceerde genoomstudie in het tijdschrift Nature Ecology and Evolution schetst voor het eerst systematisch de hele evolutionaire geschiedenis van inktvissen en inktvissen, de ‘decabrachiocephalopoden’, en onthult dat ze hun oorsprong vonden in de diepzee, zo’n 100 miljoen jaar geleden snel uiteen gingen, en een diversificatie-explosie volgens het ‘lange voorsprong’-patroon voltooiden tijdens de lange herstelperiode na het uitsterven van de dinosauriërs.

Inktvissen en inktvissen staan ​​bekend om hun bizarre capaciteiten, zoals onmiddellijke kleurveranderende camouflage en straalaandrijving, maar wetenschappers hebben lange tijd moeite gehad met het reconstrueren van hun evolutionaire afstamming vanwege de schaarse fossielenbestanden en verspreide genoomgegevens. Nieuw onderzoek onder leiding van het Okinawa Institute of Science and Technology University (OIST) integreerde bestaande databases en voegde voor het eerst drie nieuw gesequenced inktvisgenomen toe om de meest uitgebreide evolutionaire boom van decabrachiocephalopod-genomen tot nu toe te tekenen.

Gustavo Sanchez, de eerste auteur van het artikel en onderzoeker bij de OIST Molecular Genetics Unit, zei dat de afkomst van inktvissen en inktvissen al tientallen jaren ter discussie staat, waarbij verschillende onderzoeken tegenstrijdige hypothesen voorstellen op basis van morfologische kenmerken of beperkte moleculaire gegevens. Gegevens over het gehele genoom met hoge resolutie hebben bias-signalen aanzienlijk verminderd, waardoor echte genetische relaties kunnen ontstaan. Onderzoek toont aan dat de meeste brachiopoden interne schaalstructuren hebben, maar de vormen variëren enorm: inktvissen hebben ronde kalkhoudende inktvisbeenderen, veel inktvissen hebben dunne, zwaardachtige "verenschelpen", en de spiraalvormige schaal van "kleine spiraalvormige inktvis", en sommige ondiepe zeesoorten hebben deze structuur zelfs volledig verloren.

Grootschalige sequencing van het hele genoom is technisch gezien een grote uitdaging, omdat de genoomgrootte van inktvissen en inktvissen twee keer zo groot kan zijn als die van mensen. Het vereist niet alleen hoogwaardige sequencingplatforms en computerbronnen, maar vereist ook de verwerving van nieuwe monsters, wat niet eenvoudig is voor soorten die voorkomen in tropische koraalriffen en zelfs in de diepe zeeën. Sanchez wees erop dat sommige geslachten extreem overvloedig aanwezig zijn in tropische rifgebieden zoals de Ryukyu-eilanden, terwijl andere alleen in mysterieuze vormen in de diepzee voorkomen. Deze studie kon vertrouwen op lokale middelen in Okinawa en internationale samenwerking om monsters van belangrijke soorten te verzamelen.

Het onderzoek is een van de belangrijkste resultaten van een vijfjarige internationale samenwerking in het kader van het Aquatic Symbiosis Genome Project, ondersteund door het Wellcome Sanger Institute in het Verenigd Koninkrijk. Het onderzoeksteam gebruikte het decabrachiocephalopod-genoom dat bijna alle belangrijke afstammingslijnen omvatte om de eerste evolutionaire boom met hoge resolutie te construeren, waarmee veel eerdere belangrijke hiaten werden opgevuld. Co-auteur Fernando Fernandez-Alvarez van het Spaanse Instituut voor Maritiem Onderzoek richt zich op de studie van de "Spirula spirula". Deze unieke structuur van de binnenschaal heeft er ooit toe geleid dat sommige wetenschappers ten onrechte geloofden dat het nauwer verwant is aan inktvis. Genomisch bewijs heeft deze misclassificatie echter gecorrigeerd en nieuwe aanwijzingen opgeleverd voor de algehele evolutie van de gehele koppotigen.

Door genomische informatie te combineren met het beperkte fossielenbestand, reconstrueerde het team de evolutionaire tijdlijn van inktvissen en inktvissen. De resultaten laten zien dat deze groep afkomstig is uit de diepzeeomgeving, en dat soorten zoals de stekelige inktvis die vandaag de dag nog steeds in de diepzee leven waarschijnlijk kenmerken zullen behouden die dicht bij hun vroege vormen liggen. Uit onderzoek blijkt dat de hoofdtakken van de tien brachiocephalopoden ongeveer 100 miljoen jaar geleden snel uiteen gingen in het midden van het Krijt van het Mesozoïcum. Daarna, ongeveer 66 miljoen jaar geleden, brak de massale uitsterving van het Krijt-Paleogeen (K-Pg) uit, en ongeveer driekwart van de dier- en plantensoorten op aarde verdween samen met niet-aviaire dinosauriërs.

Het onderzoeksteam stelde dat de belangrijkste reden waarom vroege decabrachiopoden deze catastrofe konden overleven, was dat ze zich terugtrokken in een paar zuurstofrijke toevluchtsoorden in de diepzee. Sanchez legde uit dat de omgeving op het zeeoppervlak in die tijd extreem zwaar was voor koppotigen, en dat er in ondiepe kustwateren zeer weinig zuurstofrijke habitats waren om te ademen. Tegelijkertijd zou de extreme verzuring van de oceaan het oplossen en vernietigen van schelpen van soorten uit de ondiepe zee versnellen. In deze context wordt het feit dat decabrachiocephalopoden gedurende hun hele evolutionaire geschiedenis nog steeds een of andere vorm van interne schaal behielden, beschouwd als een belangrijk bewijs van hun oorsprong in de diepzee.

In de loop van de tijd hebben de mondiale ecosystemen zich geleidelijk hersteld en zijn de koraalriffen aan de kust hersteld, waardoor rijke nieuwe ecologische niches voor decabrachiocephalopoden zijn ontstaan ​​en veel soorten zich weer naar ondiepe zeeën hebben verspreid. De evolutionaire boom laat zien dat na het ontstaan ​​van vroege takken de afstammingsdifferentiatie tientallen miljoenen jaren zeer beperkt was. Tijdens de herstelperiode na K-Pg nam het aantal takken echter plotseling toe, wat aantoont dat soorten in meerdere richtingen evolueerden om zich aan te passen aan het snel veranderende ecosysteem. Dit is een typisch ‘long lead’-model: na een lange incubatieperiode vindt er een explosie van diversificatie plaats.

Op microscopisch niveau maakte de studie ook gebruik van transcriptomics om spiraalvormige schelpen ter grootte van de delicate vingernagels van de stekelige inktvis te analyseren en ontdekte dat ze specifieke genexpressiekenmerken hebben bij biomineralisatie en schelpregeneratie. Vergeleken met andere soorten koppotigen is dit soort schelpstructuur in de loop van de lange geologische tijd niet significant verslechterd.

Onderzoekers zijn van mening dat dit nieuwe genomische raamwerk de basis legt voor het begrijpen van het evolutiemechanisme van unieke eigenschappen bij inktvis en inktvis. Professor Daniel Roxal, hoofd van de Moleculaire Genetica-eenheid van OIST, wees erop dat decabrachiopoden, vergeleken met andere diergroepen, een groot aantal unieke organen en gedragingen hebben, van dynamische camouflage tot complexe zenuwstelsels, die een bron van voortdurende inspiratie voor wetenschappers zijn. Nu kunnen onderzoekers, met hoogwaardige genomen en duidelijke genetische relaties, de moleculaire veranderingen achter deze innovaties op een meer gerichte manier vergelijken.

Het gerelateerde artikel is getiteld "Snelle diversificatie van inktvissen en inktvissen in het midden van het Krijt ging vooraf aan hun straling naar kustnissen", geschreven door Gustavo Sanchez en anderen, en online gepubliceerd op 30 maart 2026. Het onderzoek werd ondersteund door het Okinawa Institute of Science and Technology Graduate University, Japan Society for the Promotion of Science, Chan Zuckerberg Biohub en verschillende financieringsinstanties voor wetenschappelijk onderzoek in Spanje.