Nature Ecology and Evolution誌に新たに発表されたゲノム研究は、イカとコウイカの「十腕頭足類」の進化史を初めて体系的に概説し、それらが深海に起源を持ち、約1億年前に急速に多様化し、恐竜絶滅後の長い回復期間中に「ロングリード」パターンに沿って多様化爆発を完了したことを明らかにした。
イカやイカは、瞬時に色が変わる迷彩やジェット推進などの奇妙な能力で有名ですが、化石記録がまばらでゲノムデータが散在しているため、科学者たちは長い間、その進化系統を再構築するのが困難でした。沖縄科学技術大学（OIST）が主導する新たな研究では、既存のデータベースを統合し、新たに配列決定された3つのイカゲノムを初めて追加して、これまでで最も包括的な十腕頭足類ゲノムの進化系統図を描きました。
論文の筆頭著者でOIST分子遺伝学ユニットの研究員であるグスタボ・サンチェス氏は、イカとコウイカの祖先については数十年にわたって議論されており、さまざまな研究が形態学的特徴や限られた分子データに基づいて相反する仮説を提案していると述べた。高解像度の全ゲノムデータによりバイアスシグナルが大幅に減少し、真の遺伝的関係が明らかになることが可能になりました。研究によると、ほとんどの腕足動物は内部殻構造を持っていますが、その形状は大きく異なります。コウイカは丸い石灰質のイカの骨を持ち、多くのイカは薄い剣のような「羽殻」を持ち、「小さな螺旋イカ」の螺旋殻を持っています。また、いくつかの浅海種はこの構造を完全に失っています。
イカやイカのゲノムサイズはヒトの2倍になる可能性があるため、大規模な全ゲノム解読は技術的に非常に困難です。これには、高度な配列決定プラットフォームとコンピューティング リソースが必要なだけでなく、新鮮なサンプルの取得も必要ですが、熱帯のサンゴ礁や深海に分布する種にとっては、これは容易ではありません。サンチェス氏は、一部の系統は琉球諸島などの熱帯のサンゴ礁地域に非常に豊富に存在するが、他の系統は深海に神秘的な形でしか存在しないと指摘した。この研究は、沖縄の地域資源と国際協力に頼って主要な種のサンプルを収集することができました。
この研究は、英国のウェルカム・サンガー研究所の支援による水生共生ゲノムプロジェクトに基づく5年間の国際協力の重要な成果の1つである。研究チームは、ほぼすべての主要な系統をカバーする十腕頭足類のゲノムを使用して、これまでの多くの重要なギャップを埋める初の高解像度の進化系図を構築しました。共著者であるスペイン海洋研究所のフェルナンド・フェルナンデス＝アルバレス氏は、「スピルラ・スピルラ」の研究に焦点を当てている。このユニークな内殻構造により、一部の科学者はかつて、イカに近いものであると誤って信じていました。しかし、ゲノム証拠によりこの誤分類は修正され、頭足類全体の全体的な進化に対する新たな手がかりがもたらされました。
研究チームは、ゲノム情報と限られた化石記録を組み合わせることで、イカとコウイカの進化の年表を再構築した。その結果、このグループは深海環境に由来し、現在も深海に生息するアゲイカなどの種は初期の形態に近い特徴を保持している可能性が高いことが示された。研究によれば、10種類の腕頭足類の主な枝は、約1億年前の中生代の白亜紀中期に急速に分岐したと推測されている。その後、約6,600万年前に白亜紀・古第三紀（K-Pg）大量絶滅が起こり、地球上の動植物種の約4分の3が非鳥類の恐竜とともに消滅した。
研究チームは、初期の十腕足類がこの大災害を生き延びることができた主な理由は、深海の酸素が豊富ないくつかの避難所に避難したためであると提案した。サンチェス氏は、当時の海面環境は頭足類にとって極めて過酷で、沿岸の浅瀬には酸素が豊富で呼吸ができる生息地がほとんどなかったと説明した。同時に、極端な海洋酸性化は、浅海種の貝殻の溶解と破壊を加速させるだろう。これに関連して、十腕頭足類がその進化の歴史を通じて依然として何らかの形の内部殻を保持していたという事実は、深海起源の重要な証拠とみなされます。
時間の経過とともに、地球の生態系は徐々に回復し、沿岸のサンゴ礁が再確立され、十腕頭足類に豊かな新たな生態学的地位を提供し、多くの種が浅い海に再び拡散するよう促しました。進化系統樹は、初期の枝が出現した後、数千万年間にわたって系統の分化が非常に限られていたことを示しています。しかし、K-Pg後の回復期間中に、枝の数が突然急増し、急速に変化する生態系に適応するために種が多方向に進化したことが示されました。これは典型的な「ロングリード」モデルです。長い潜伏期間の後、多様化が爆発的に起こります。
この研究では、顕微鏡レベルでも、トランスクリプトミクスを利用して、トゲイカの繊細な爪ほどの大きさの螺旋殻を分析し、それらが生物鉱化と殻の再生において特異的な遺伝子発現特性を持っていることを発見した。他の頭足類の種と比較して、この種の殻の構造は長い地質時代を通じて大幅に劣化していません。
研究者らは、この新しいゲノム枠組みがイカやコウイカの独特な形質の進化メカニズムを理解するための基礎を築くと信じている。 OIST分子遺伝学ユニット長のダニエル・ロクサル教授は、十腕足類は他の動物群と比較して、動的迷彩から複雑な神経系に至るまで、多数の独特な器官や行動を有しており、これらが科学者にとって継続的なインスピレーションの源となっていると指摘しました。現在、高品質のゲノムと明確な遺伝的関係により、研究者はこれらの革新の背後にある分子変化をより的を絞った方法で比較できるようになりました。
関連する論文は「白亜紀中期のイカとコウイカの急速な多様化は、沿岸ニッチへの放射に先行した」と題され、グスタボ・サンチェスらが執筆し、2026年3月30日にオンラインで公開された。この研究は、沖縄科学技術大学院大学、日本学術振興会、チャン・ザッカーバーグ・バイオハブ、およびスペインのいくつかの科学研究助成機関の支援を受けた。