Nuevos genomas completos ordenan la evolución de estos animales
Desde su piel que cambia de color hasta su propulsión a chorro, los calamares y las sepias han fascinado a los científicos durante mucho tiempo. Para comprender el origen de sus características únicas, se han realizado numerosos intentos por definir su historia evolutiva.
Sin embargo, el limitado registro fósil y la incompleta información genómica han hecho imposible ordenar con certeza la evolución de estas enigmáticas criaturas, hasta ahora.
Un nuevo estudio del Instituto de Ciencia y Tecnología de Okinawa (OIST) combina bases de datos existentes con tres genomas de calamar recientemente secuenciados para identificar la "mecha larga" que dio lugar a la actual diversidad de calamares y sepias, que en conjunto conforman los cefalópodos decapodiformes (de diez extremidades).
"Los calamares y las sepias son criaturas extraordinarias, pero su evolución ha sido notoriamente difícil de estudiar. La cuestión de su ascendencia ha sido objeto de investigación durante décadas, y muchos grupos de investigación han propuesto diferentes hipótesis evolutivas basadas en distintas características morfológicas y conjuntos de datos moleculares. Gracias a nuestra nueva información genómica, hemos podido resolver algunos de los misterios que rodean sus orígenes", dijo el Dr. Gustavo Sánchez, primer autor del estudio e investigador científico de la Unidad de Genética Molecular del OIST.
Imagen: Una sepia común (Sepia sp.). Crédito: Keishu Asada
Desmitificando a los decapodiformes
Los calamares y las sepias habitan una gran variedad de ecosistemas en todo el mundo, desde las profundidades marinas hasta las costas poco profundas. Una de las pocas características que unen a la mayoría de estas diversas criaturas es su concha interna.
Pero incluso esto adopta diversas formas, desde las espinas lisas y redondeadas de las sepias, el gladius delgado y en forma de espada de los calamares oceánicos y costeros, y la concha en espiral de los calamares cuerno de carnero, hasta la desaparición total de las especies de aguas poco profundas.
Los intentos anteriores de ordenar la evolución de estos animales se han visto limitados por la falta de datos. Sánchez explica: "Las reconstrucciones previas de la evolución de los decapodiformes se basaron en conjuntos de datos con resolución limitada y eran propensas a señales sesgadas, lo que ocultaba las verdaderas relaciones entre las diferentes especies. Los datos del genoma completo ahora proporcionan una imagen más clara y consistente de cómo evolucionaron estos animales".
Imagen: Los investigadores emplearon múltiples genomas de decapodiformes junto con un modelo robusto de evolución y evidencia fósil. Su árbol evolutivo se ramifica en cuatro secciones durante el período Cretácico, y luego no presenta más ramificaciones hasta después de la extinción del Cretácico-Paleógeno, cuando ocurrió una rápida diversificación. El final de cada línea marca una especie diferente. De los principales órdenes de decapodiformes, solo oegopsida y spirulida sobreviven en los hábitats de aguas profundas de sus ancestros. Crédito: Sanchez et al., 2026
Dado que la mayoría de los genomas de calamares y sepias son grandes, llegando a alcanzar hasta el doble del tamaño de los genomas humanos, su generación y análisis requieren instalaciones de secuenciación de última generación y una considerable capacidad de procesamiento. Además, los investigadores necesitan ADN fresco para la secuenciación, lo cual supone un reto a la hora de obtener muestras en el mar.
"Algunos linajes son abundantes y muy diversos únicamente en sistemas de arrecifes tropicales como el archipiélago de Ryukyu, mientras que otros son enigmáticos y solo se conocen en las profundidades marinas. Tuvimos la suerte de encontrar algunas especies clave muy cerca de casa, en Okinawa, y de colaborar con colegas que tienen acceso a muestras más difíciles", afirma Sánchez.
El artículo presenta el primer árbol evolutivo de los decapodiformes basado en genomas secuenciados de casi todos los linajes de decapodiformes. Esto fue posible gracias a una colaboración global que se ha extendido durante los últimos cinco años, con el Proyecto de Genómica de la Simbiosis Acuática, cuyo objetivo es secuenciar algunos genomas de cefalópodos, entre otras especies marinas y de agua dulce. Sánchez dirigió la rama japonesa del centro de cefalópodos de este proyecto.
"Dentro del proyecto de simbiosis, hemos estado secuenciando genomas de forma constante durante varios años, pero aún quedaban varias lagunas importantes. En este estudio, pudimos completar estas piezas que faltaban del rompecabezas", confirma Sánchez.
Imagen: La intrincada concha del calamar cuerno de carnero tiene aproximadamente el tamaño de una uña. En comparación con otras especies de cefalópodos, la estructura de su concha no se ha degradado con el tiempo. Como parte de este estudio, los investigadores utilizaron transcriptómica, la cual reveló genes que favorecen la biomineralización y la regeneración de la concha. Crédito: Catherine Hodges/OIST
El Dr. Fernando Á. Fernández-Álvarez, coautor del estudio e investigador del Instituto Español de Oceanografía, se mostró especialmente entusiasmado por estudiar el enigmático calamar cuerno de carnero, Spirula spirula, una especie poco común cuya inusual concha interna ha intrigado a los biólogos durante mucho tiempo. Desde el momento en que lo tuvo en sus manos, vislumbró su potencial genómico.
"En el pasado, la estructura de la concha del calamar cuerno de carnero llevó a algunos científicos a concluir erróneamente que estaba estrechamente relacionado con las sepias", afirma Fernández-Álvarez. "Creía que este genoma podría ayudar a subsanar una laguna clave y aportar claridad a las cuestiones evolutivas más amplias de los cefalópodos".
Un modelo evolutivo de larga duración
Utilizando una combinación de datos genómicos y fósiles descubiertos recientemente, los investigadores lograron trazar una cronología evolutiva y un escenario ecológico para el origen y la diversificación de los calamares y las sepias.
"Nuestro análisis demuestra que estos animales se originaron en las profundidades del océano, un hábitat que aún alberga especies como el calamar cuerno de carnero", afirma Sánchez.
El modelo muestra que los diferentes órdenes decapodiformes se separaron rápidamente hace unos 100 millones de años, lo que sitúa sus orígenes firmemente en el período Cretácico medio. Sin embargo, hace 66 millones de años, una catastrófica extinción masiva conocida como Cretácico-Paleógeno (K-Pg) acabó con tres cuartas partes de las especies de plantas y animales de la Tierra. Este mismo evento provocó la extinción de los dinosaurios y el surgimiento de los mamíferos. Entonces, ¿Cómo sobrevivió el calamar?
Imagen: Calamar de cola corta de Ryukyu (Euprymna brenneri), descubierto hace siete años por científicos del OIST de la misma unidad. Crédito: Jeff Jolly
Los investigadores creen que los antiguos cefalópodos pudieron encontrar refugio dentro de diminutos microcosmos de aguas profundas que albergaban una gran cantidad de oxígeno.
Sánchez explica: "La superficie del mar habría sido un entorno muy hostil para los cefalópodos. Por aquel entonces, se habrían encontrado muy pocos hábitats adecuados y ricos en oxígeno cerca de las costas. La intensa acidificación de los océanos en aguas menos profundas probablemente también habría degradado sus conchas, por lo que el hecho de que alguna forma de esta característica se haya conservado a lo largo de su historia evolutiva es evidencia de sus orígenes oceánicos más profundos".
Tras el evento K-Pg, los arrecifes de coral comenzaron a regenerarse a lo largo de las costas. Esto creó ecosistemas de aguas poco profundas más habitables, a los que migraron muchos de los antiguos linajes de cefalópodos de diez extremidades.
"Tras las primeras divisiones de linajes en el Cretácico, no observamos mucha ramificación durante decenas de millones de años. Sin embargo, en el período de recuperación K-Pg, vemos repentinamente una rápida diversificación, a medida que las especies se adaptan y evolucionan a ecosistemas nuevos y cambiantes. Este es un ejemplo de un modelo de "mecha larga": un período de cambios limitados seguido de una explosión de diversidad", afirma Sánchez.
De la evolución genética a la edición genética
El equipo espera que esta investigación sirva de base para futuras investigaciones sobre los orígenes de las características únicas de los decapodiformes.
"Los calamares y las sepias poseen tantas características únicas en comparación con otros grupos de animales, que los convierten en una fuente inagotable de inspiración para los científicos", afirma el profesor Daniel Rokhsar, jefe de la Unidad de Genética Molecular.
"Con estos genomas y con una visión clara de sus relaciones evolutivas, podemos realizar comparaciones significativas para descubrir los cambios moleculares asociados con las principales innovaciones de los cefalópodos, desde la aparición de órganos novedosos y el camuflaje dinámico hasta la complejidad neuronal que sustenta su extraordinario comportamiento".
El estudio se ha publicado en Nature Ecology & Evolution: Rapid mid-Cretaceous diversification of squid and cuttlefish preceded radiation into coastal niches
