Evoluzione dei calamari e delle seppie: Origini profonde e diversificazione costiera

Le relazioni evolutive tra i cefalopodi decapodiformi, il gruppo che include seppie e la maggior parte dei calamari, sono state a lungo oggetto di dibattito scientifico. Una nuova ricerca pubblicata su Nature Ecology & Evolution offre una risposta definitiva grazie all’analisi di genomi ad alta qualità.

Lo studio ricostruisce la storia dell’evoluzione calamari e seppie, rivelando che le loro origini non si trovano nelle barriere coralline costiere, bensì nelle profondità dell’oceano aperto durante il periodo Cretaceo.

Un nuovo studio filogenomico rivoluziona la comprensione dell'evoluzione dei cefalopodi decapodiformi. Analizzando i genomi di specie chiave come il calamaro nano e Spirula spirula, i ricercatori hanno scoperto che la separazione tra i lignaggi di oceano aperto e quelli costieri è avvenuta rapidamente nel medio Cretaceo, circa 101 milioni di anni fa. 

Contrariamente alle teorie precedenti che ipotizzavano un'origine costiera, i dati suggeriscono che gli antenati di calamari e seppie si siano diversificati in acque profonde e ossigenate. Questa prima divergenza ha agito come un "lungo fusibile": solo dopo l'estinzione di massa del Cretaceo-Paleogene, quando le nicchie costiere si sono liberate e recuperate, questi animali hanno colonizzato massicciamente gli habitat poco profondi. 

Lo studio evidenzia anche adattamenti genetici specifici, come la perdita di geni per la formazione del guscio nei calamari bobtail e modifiche metaboliche per il nuoto veloce nelle specie pelagiche.

Una nuova mappa genetica dei cefalopodi

Per risolvere le incertezze sulla filogenesi di questi molluschi, il team di ricerca ha integrato tre nuovi genomi sequenziati a livello cromosomico con dati esistenti. Le specie analizzate includono il calamaro pigmeo (Idiosepius pygmaeus), il calamaro volante giapponese (Todarodes pacificus) e il calamaro nautiloide (Spirula spirula). I dati hanno permesso di colmare lacune tassonomiche critiche e di identificare oltre 13.000 famiglie di geni condivise.

L’analisi filogenomica supporta una topologia inedita che divide i decapodiformi in due grandi cladi. Il primo, denominato Acorneata, riunisce i lignaggi di oceano aperto come i calamari oceanici (Oegopsida) e Spirula.

Il secondo, chiamato Corneata, raggruppa le specie costiere e di acque poco profonde, tra cui seppie, calamari bobtail e calamari nani. Questa distinzione si basa sulla presenza o assenza di una cornea trasparente che copre l’occhio e di tasche tentacolari, caratteristiche assenti nelle forme di mare aperto.

Il modello del “lungo fusibile” nel Cretaceo

Le stime dell’orologio molecolare indicano che la cladogenesi, ovvero la ramificazione evolutiva che ha dato origine agli ordini moderni, è avvenuta rapidamente circa 101 milioni di anni fa. In quel periodo, il livello del mare era molto elevato e le acque costiere poco profonde soffrivano di forte deossigenazione.

I fattori ambientali suggeriscono che la diversificazione iniziale sia avvenuta in habitat pelagici profondi, al riparo dalle condizioni ostili delle piattaforme continentali. L’evento ha innescato quello che i ricercatori definiscono un modello a “lungo fusibile”. La separazione tra i lignaggi è avvenuta nel medio Cretaceo, ma la radiazione esplosiva verso gli habitat costieri è stata ritardata di decine di milioni di anni.

Solo dopo l’evento di estinzione di massa del Cretaceo-Paleogene (K-Pg), che ha spazzato via molti competitori e ristrutturato gli ecosistemi marini, i gruppi costieri hanno colonizzato le nuove nicchie disponibili. Questo ritardo temporale spiega perché i fossili di calamari costieri appaiano in modo massiccio solo nel Paleogene, nonostante le loro radici genetiche siano molto più antiche.

Trasformazioni del guscio e adattamenti genetici

L’analisi genetica getta luce anche sull’evoluzione delle strutture interne, come il guscio. L’antenato comune possedeva probabilmente un guscio complesso simile a quello dei belemniti estinti. Nel corso del tempo, i diversi lignaggi hanno modificato questa struttura in modo indipendente.

Le seppie hanno mantenuto e appiattito il guscio per creare l’osso di seppia, utile per il galleggiamento. I calamari oceanici lo hanno ridotto a un gladio chitinoso, mentre i calamari bobtail lo hanno perso quasi completamente. A livello molecolare, lo studio ha identificato firme di selezione positiva in geni legati all’adattamento ecologico.

Nei lignaggi costieri, il gene RALBP1, coinvolto nel riciclo della retina, mostra mutazioni che potrebbero aver migliorato la visione in acque basse e luminose. Nei calamari oceanici, invece, si osservano adattamenti negli enzimi della produzione di energia (ATP), necessari per sostenere il nuoto veloce e continuo in mare aperto. Inoltre, la perdita di geni specifici per la biomineralizzazione nel clade dei calamari bobtail conferma la loro tendenza evolutiva verso la riduzione del guscio interno.

Approfondimenti Scientifici

Per chi desidera approfondire gli aspetti tecnici e paleontologici trattati nello studio, ecco alcune risorse accademiche correlate:

• Per comprendere il ruolo dei fossili di transizione come Longibelus nell’origine dei decapodiformi, si può consultare lo studio su Longibelus e i belemnoidi.
• Un’analisi dettagliata sulla struttura del guscio e la funzione del sifuncolo in Spirula spirula è disponibile nella ricerca su struttura e mineralogia del guscio.
• Per contestualizzare l’impatto dell’estinzione di massa sulla diversificazione marina, è utile la lettura dello studio su sopravvivenza e diversificazione dei cefalopodi.

Questa ricostruzione evolutiva dimostra come la storia dei cefalopodi sia segnata da una resilienza straordinaria. La capacità di adattarsi a diverse profondità e condizioni chimiche dell’oceano ha permesso a questi animali di sopravvivere a crisi globali e di diventare i predatori dominanti che conosciamo oggi.

Fonte notizia:

• nature

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• Earth.com