在世界上最奇怪的章鱼的基因组中

更大的阿尔戈动物， Argonauta argo，以世界上最怪异的章鱼而闻名，并且确实可能​​是在海洋中漫游的最不寻常和最神秘的生物之一。

与生活在海底的亲戚不同，这只章鱼有远洋生活方式，这意味着它生活在开阔的海洋中。这种转变导致了一系列进化适应，使阿尔戈英雄在其八足类亲属中独一无二。其中最明显的是存在由雌性阿訇分泌的薄如纸的螺旋状结构，其外观与鹦鹉螺的螺旋壳相似。这个壳状的“蛋壳”保护着产在里面的鸡蛋，并吸入空气以保持水柱中的浮力;它还引起了对 argonaut 的一个常见误称：纸鹦鹉螺。更奇怪的是，为了交配，一只螳螂雄性会分离出他的生殖臂，称为 hectocotylus，并把它交给雌性，雌性将它留在壳内并用它来使卵受精。虽然科学家们长期以来一直有兴趣更多地了解这些不寻常的无脊椎动物，但由于难以将它们保存在水族箱中并获得野生捕获的样本，因此对蜈蚣的研究相对较少。现在，在一个 在基因组生物学和进化的新研究中 ，来自六家机构的研究人员展示了 A. argo的第一个基因组草图，提供了对其不寻常特征进化的新见解，同时加深了我们对头足类动物(章鱼、墨鱼、鱿鱼和鹦鹉螺)的理解，以及软体动物。

在岛根大学的通讯作者 Masa-aki Yoshida 和和歌山学院国立技术学院的 Davin Setiamarga 的带领下，研究人员着手更好地了解 Argonaut 的进化，特别是其壳状蛋壳的起源。Argonaut 蛋壳在结构、成分和形成方法上与鹦鹉螺的壳不同。例如，蛋壳蛋白不是像鹦鹉螺的壳那样从外套膜(身体)中分泌出来，而是从阿尔戈的两个手臂中分泌出来。由于这些差异，研究人员长期以来一直怀疑阿尔戈纳蛋壳是独立于鹦鹉螺壳进化而来的。根据 Setiamarga 的说法，“目前还不知道在进化过程中如何重新获得如此复杂的形态特征，特别是在分子水平上。” 幸运的是，该团队处于有利位置，可以对阿尔戈宇航员进行基因组研究。“Argonaut 样本可以作为兼捕物从日本岛根县 Oki 岛海岸的渔网中收集，主要作者之一 (Yoshida) 就在那里。能够获得新鲜的 argonaut 样本使我们有可能研究这种不寻常的生物。”

对A. argo新基因组草图的分析 产生了许多令人惊讶的结果。首先， A. argo 基因组的大小不到其他头足类基因组的一半，使其成为迄今为止已知的最小的头足类基因组。迄今为止已被测序的其他头足类动物表现出相对较大的基因组，其中包含高比例的重复元素(在 Octopus bimaculaides中约为 45% )。正如 Yoshida 所指出的，“我们在章鱼谱系中发现了一个基因组较小的物种，这表明这种 [基因组扩展] 趋势对于头足类动物的进化并不是必需的。” 作者发现 A. argo 和 O. bimaculoides之间的其他差异 基因组中的 Hox 基因——在发育过程中至关重要的基因，其序列和顺序往往高度保守——进一步表明，八足动物之间的基因组结构存在比以前认为的更大的变异。

作者还发现了高度保守的反射蛋白和酪氨酸酶基因簇，他们认为这两个基因家族与阿尔戈航海者向远洋生活方式的转变有关。生活在开阔的海洋中，argonaut 严重依赖其伪装能力来躲避捕食者。特别是，阿尔戈英雄的一只手臂通常缠绕在它的外壳上，并使用虹彩色素细胞反射光线，使其看起来像一面镜子。反射蛋白基因簇可能在这个过程中起关键作用。作者鉴定的酪氨酸酶与一些软体动物壳基质中的蛋白质有关。尽管这些基因是否参与了阿尔戈动物的蛋壳形成仍有待证实，

该研究的作者还比较了A. argo 中编码蛋壳基质蛋白的基因与鹦鹉螺和其他软体动物中编码壳基质蛋白的基因的进化历史 。一般来说，蛋壳基质蛋白与其他头足类动物和软体动物中存在的基因是同源的(源自共同祖先)，尽管它们不用于这些物种的壳形成。类似地，壳基质蛋白的同源物存在于 A. argo中，尽管它们不参与蛋壳生产。东京大学研究生 Kazuki Hirota 也参与了这项研究，这些结果“支持了先前提出的假设，即 argonaut 章鱼吸收了与壳形成无关的蛋白质并将它们用于蛋壳”。

作者预计，他们的研究将为未来几个以前未探索的领域的研究铺平道路，包括 argonaut 表观基因组调控(基因表达的变化独立于 DNA 序列的变化)、壳和蛋壳形成基因的功能研究，并最终分析A. argo的种群动态 ，一种世界性的物种，广泛分布于地中海、澳大利亚和西太平洋。此外，考虑到它们不寻常的繁殖方式，人们对它们的性别二态性有相当大的兴趣。不幸的是，此类研究可能会因无法在圈养中饲养和繁殖阿尔戈英雄以及无法获得野生捕获的样本而受到阻碍。尽管如此，正如 Yoshida 和 Setiamarga 所指出的，“有很多有趣的问题需要解决。我们预计，阿尔戈人基因组数据的可用性将帮助我们不仅了解这个物种，而且了解一般的头足类动物和软体动物。”