Wie konnte der mysteriöse Riesenkalmar - der die Größe eines Schulbusses erreicht, Augen von der Größe eines Esstellers hat und mit seinen Tentakeln Beute aus 9 Metern Entfernung schnappen kann - so beängstigend groß werden?
Heute hat ein Team unter der Leitung der Universität Kopenhagen, dem auch die Wissenschaftlerin Caroline Albertin vom Marine Biological Laboratory (MBL) in Woods Hole angehört, die vollständige Genomsequenz des mysteriösen Riesenkalmar (Architeuthis dux) veröffentlicht und damit wichtige Erkenntnisse über dessen Anatomie und Evolution gewonnen.
Riesenkalmare werden nur selten gesehen und wurden noch nie gefangen und lebendig gehalten, was bedeutet, dass ihre Biologie (sogar wie sie sich fortpflanzen) noch immer ein großes Rätsel ist. Die Genomsequenzierung kann wichtige Erkenntnisse liefern.
"Das bedeutet, dass wir diese wahrhaft bizarren Tiere untersuchen können, um mehr über uns selbst zu erfahren", sagt Albertin, der 2015 das Team leitete, das das erste Genom eines Kopffüßers (zu dem Tintenfisch, Krake, Tintenfisch und Nautilus gehören) sequenzierte.
Unter der Leitung von Rute da Fonseca von der Universität Kopenhagen entdeckte das Team, dass das Genom des Riesenkalmars sehr groß ist: mit geschätzten 2,7 Milliarden Basenpaaren DNA ist es etwa 90 % so groß wie das menschliche Genom.
Albertin analysierte mehrere alte und bekannte Genfamilien des Riesenkalmares und verglich sie mit den vier anderen sequenzierten Kopffüßerarten sowie mit dem menschlichen Genom.
Sie fand heraus, dass wichtige Entwicklungsgene, die in fast allen Tieren vorkommen (Hox und Wnt), nur in einzelnen Kopien im Genom des Riesenkalmars vorhanden sind, was bedeutet, dass dieses riesige wirbellose Tier - lange Zeit eine Quelle von Seeungeheuer-Traditionen - NICHT durch die Verdopplung des gesamten Genoms so groß geworden ist, eine Strategie, für die die Evolution lange Zeit gebraucht hatdie Größe der Wirbeltiere zu erhöhen.
Um herauszufinden, wie diese Tintenfischart so gigantisch werden konnte, muss ihr Genom weiter erforscht werden.
"Ein Genom ist ein erster Schritt zur Beantwortung vieler Fragen über die Biologie dieser sehr merkwürdigen Tiere", so Albertin, z. B. wie sie das größte Gehirn unter den wirbellosen Tieren erlangt haben, ihr ausgeklügeltes Verhalten und ihre Beweglichkeit sowie ihre unglaubliche Fähigkeit, sich sofort zu tarnen.
Der Riesenkalmar war schon Gegenstand von Horrorgeschichten: Auf dieser Originalillustration aus Jules Vernes 20.000 Meilen unter dem Meer packt ein Riesenkalmar einen hilflosen Seemann. (Bild: Alphonse de Neuville)
"Obwohl Kopffüßer viele komplexe und ausgeklügelte Merkmale aufweisen, geht man davon aus, dass sie sich unabhängig von Wirbeltieren entwickelt haben. Durch den Vergleich ihrer Genome können wir die Frage stellen: 'Sind Kopffüßer und Wirbeltiere gleich gebaut oder sind sie unterschiedlich gebaut?'", so Albertin.
Albertin identifizierte außerdem mehr als 100 Gene der Protocadherin-Familie, die bei Wirbellosen normalerweise nicht in großer Zahl vorkommen, im Genom des Riesenkalmars.
"Man geht davon aus, dass Protocadherine wichtig sind, um ein kompliziertes Gehirn richtig zu verbinden", sagt sie. "Sie galten als eine Innovation bei Wirbeltieren, daher waren wir sehr überrascht, als wir (2015) über 100 von ihnen im Genom des Tintenfisches fanden. Das klang wie ein Hinweis darauf, wie man ein kompliziertes Gehirn baut.Riesenkrake".
Schließlich untersuchte sie eine Genfamilie, die (bisher) nur bei Kopffüßern vorkommt, die so genannten Reflektine: "Reflektine kodieren ein Protein, das an der Entstehung des Schillerns beteiligt ist. Farbe ist ein wichtiger Bestandteil der Tarnung, deshalb versuchen wir zu verstehen, was diese Genfamilie tut und wie sie funktioniert", sagt Albertin.
"Dieses Genom des Riesenkalmars ist ein wichtiges Element, das uns hilft zu verstehen, was einen Kopffüßer zu einem Kopffüßer macht, und es kann uns auch helfen zu verstehen, wie neue und neuartige Gene in der Evolution und Weiterentwicklung entstehen."
