Головоногие эволюционировали из моллюсков похожих на улиток, хотя они и только отдаленные родственники гастропод. Эти предки ползали по дну. А вот первые головоногие имели, подобно современным наутилусам, наполненные газом раковины, которые обеспечивали им плавучесть. Собственно, большинство головоногих раньше имели, подобно аммонитам и белемнитам, раковины, но они вымерли вместе с динозаврами, и за исключением наутилусов, все головоногие не имеют раковины.
У головоногих имеющих раковину есть специальный орган, в котором кровь более соленая, чем в море, поэтому вода диффундирует в нее из раковины и замещается газами из крови.
Как возник этот орган, сказать трудно. Я подумал, что он мог возникнуть у моллюсков живущих на границе пресной и морской воды. Эти молюски приспособились к пребыванию в морской воде путем запасания в раковине пресной воды, которая вознобновновляла воду, ушедшую из крови в морскую воду. Эта способность потом позволила этим моллюскам стать плавучими используя освободившуюся раковину как поплавок.
Интересно, что предполагается, что и плавательный пузырь рыб возник именно в пресной воде. Так что, многие важнейшие эволюционные инновации возможно происходили именно в пресной воде.