追溯章鱼的起源长期以来一直很困难，因为它们的软体很难形成化石。与拥有骨骼或外壳的动物不同，它们留下的物理证据极少。为了克服这一难题，研究人员将重点放在颚化石上，这是身体中更有可能历经数百万年存续下来的部分，旨在揭示关于其早期进化的线索。
利用高分辨率研磨断层扫描技术结合人工智能模型，团队发现了嵌在岩石样本中的颚化石，这些样本年代可追溯至晚白垩世，距今约1亿至7200万年前。这些化石回收自日本和温哥华岛的遗址，那里平静的海底环境有助于保存精细的细节。颚部细微的磨损痕迹为了解这些远古动物如何进食提供了宝贵的见解。
强力捕食行为的证据
这些化石属于一类已灭绝的有鳍章鱼，称为须蛸目（Cirrata）。通过研究颚的大小、形状和表面磨损，研究人员确定这些动物是活跃的猎手，能够通过强有力的撕咬压碎坚硬的猎物。
“我们的发现表明，最早的章鱼是巨大的捕食者，在白垩纪占据了海洋食物链的顶端，”北海道大学的伊庭靖弘教授说。“基于保存异常完好的颚化石，我们展示了这些动物的总长度可达近20米，这可能超过了同一时期大型海洋爬行动物的体型。”
“最令人惊讶的发现也许是颚部的磨损程度，”伊庭说。化石颚显示出广泛的碎裂、划痕、裂纹和抛光痕迹，这些都是强大咬合力的迹象。“在发育良好的标本中，相对于颚的总长度，颚尖有多达10%被磨损，这一比例大于现代以带壳猎物为食的头足类动物中观察到的磨损程度。这表明它们与猎物进行了反复、强力的互动，揭示了一种出乎意料的激进进食策略。”这些观察结果指向高度活跃的捕食者，它们经常吞食坚硬且数量丰富的猎物。
章鱼起源时间的推前
这一发现显著重塑了科学家对早期章鱼进化的看法。这些化石将有鳍章鱼的最早已知记录延长了约1500万年，并将更广泛的章鱼时间线推前了约500万年。这将它们的起源定位在约1亿年前。
另一个引人注目的细节来自颚部不均匀的磨损模式。在研究的两个物种中，咬合面的一侧比另一侧显示出更多的磨损。这表明这些动物可能偏爱使用颚的一侧，这种行为被称为偏侧化。在现代动物中，偏侧化与高级大脑功能有关。这些发现提高了这种可能性，即即使是这些早期的章鱼也表现出了复杂的、与智力相关的行为。
重新思考古代海洋食物链
多年来，科学家一直认为古代海洋生态系统由脊椎动物捕食者主导，而无脊椎动物扮演的角色较小。这项研究挑战了这一假设。证据表明，巨型章鱼是一个例外，它们上升到食物网的顶层，并与大型脊椎动物直接竞争。
“这项研究提供了首个直接证据，证明在脊椎动物主导了约4亿年的生态系统中，无脊椎动物也能进化成巨大且聪明的顶级捕食者。我们的发现表明，强有力的颚和表层骨骼的缺失——这是章鱼和海洋脊椎动物的共同特征——对于成为巨大、聪明的海洋捕食者至关重要，”伊庭说。
利用人工智能解锁古代生态系统
该研究还强调了将数字化石挖掘技术与人工智能相结合的潜力。这种方法可以帮助科学家发现更多隐藏的化石，并比以前更详细地重建古代生态系统。