Desentrañando cómo un molusco extinto obtuvo su extraño caparazón

Si ha visto una amonita, puede pensar que las ha visto todas. La mayoría de las 10,000 especies de cefalópodos extintos lucían caparazones muy enrollados con cortés bocados de tentáculos.

Ingresar Nipponites mirabilis, una especie de amonita sacada directamente de una pintura de MC Escher. En lugar del clásico diseño de caparazón de serpiente enroscada, lo sustituyó por algo mucho más ridículo: una concha enrevesada que se retuerce sobre sí misma sin un comienzo ni un final obvios.

“Parece un trozo de cuerda que alguien arrojó por la ventana”, dijo Kathleen Ritterbush, paleoecóloga de la Universidad de Utah.

«La primera vez que lo miras, es solo un lío enredado», dijo Derek Moulton, matemático de la Universidad de Oxford. «Y luego empiezas a mirar de cerca y dices, oh, en realidad hay una regularidad ahí».

Moulton y sus colegas desarrollaron un modelo matemático que, según dicen, revela las fuerzas que actúan sobre los desconcertantes caparazones de los nipponitas y los caparazones de muchos otros moluscos. La investigación fue publicada en noviembre en el Procedimientos de la Academia Nacional de Ciencias.

Su modelo sugiere un desajuste entre las tasas de crecimiento del cuerpo blando del molusco y su caparazón duro, lo que crea fuerzas mecánicas que retuercen el cuerpo, dando como resultado una capa asimétrica. El modelo también explica cómo otros caracoles desarrollan sus características conchas en espiral, dijeron los investigadores.

«Es un resultado hermoso», dijo Katharine Long, matemática aplicada de la Texas Tech University, que no participó en la investigación. “Este es el modelo más simple que posiblemente puede producir las tres formas”, agregó Long, refiriéndose a la espiral tradicional de una concha de amonita, la espiral helicoidal de un caracol y los virajes serpenteantes de los nipponitas.

El documento es la última colaboración entre Moulton; Alain Goriely, presidente de modelado matemático en Oxford; y Régis Chirat, investigador de la Universidad de Lyon en Francia. Los tres científicos buscan comprender la física subyacente a la formación de las conchas marinas. Han publicado sobre las conchas espinosas de los caracoles marinos y las conchas entrelazadas de las ostras.

En una de las primeras reuniones del equipo, Moulton y Goriely visitaron Chirat en París, y el trío pasó una tarde admirando las conchas y las amonitas dentro de la Gran Galería de la Evolución en el Museo Nacional de Historia Natural.

“Como niños dentro de la fábrica de Willie Wonka”, dijo Goriely.

Pero los nudos de los nipponitas eran desconcertantes. «Nipponites se ha convertido en una obsesión para mí», dijo Chirat durante una llamada de Zoom desde su oficina, que tiene cientos de fósiles y conchas marinas.

Los moluscos crean sus propias conchas utilizando su manto, un órgano exterior carnoso. El manto secreta carbonato de calcio en capas, que se endurecen en la cáscara. Los investigadores querían diseñar un modelo que capturara las interacciones entre el cuerpo blando del molusco y el caparazón a medida que se endurecía.

Cuando las amonitas se extinguieron hace unos 66 millones de años, dejaron pocos rastros de su interior blando en el registro fósil. Pero la evidencia sugiere que las amonitas, como sus primos calamares vivos, eran bilateralmente simétricas; dibujar una línea en el medio daría como resultado mitades simétricas. Entonces, los investigadores construyeron su modelo asumiendo que las amonitas eran simétricas bilateralmente.

Entonces, ¿cómo podría un cuerpo simétrico secretar una capa asimétrica? «Supongamos que hay una falta de correspondencia entre la forma en que crece el cuerpo y la forma en que crece la cáscara», dijo Moulton. «Esa es toda la premisa del modelo».

Si el cuerpo crece más rápido que el caparazón, será demasiado grande para su casa de caparazón y generará una tensión mecánica que hará que el cuerpo se retuerza dentro del caparazón. Moulton ofreció una analogía: imagina la cáscara de amonita como un tubo largo y duro relleno con dos fideos blandos de piscina que son más largos que el tubo. Para aliviar el estrés, los fideos (el cuerpo blando) se retuercen dentro del tubo (la cáscara). A medida que el cuerpo blando se retuerce, hace girar el borde del manto que segrega el caparazón, lo que da como resultado un caparazón asimétrico.

«Si las condiciones son las adecuadas, emergen estas formas anormales como las nipponitas», dijo Moulton.

Al ajustar el nivel de las propiedades de rigidez y desajuste del cuerpo blando en el modelo, los investigadores produjeron las extrañas conchas de otras amonitas poco ortodoxas, como Didymoceras.

«Primero es heterosexual, luego es un sujetapapeles, y luego es una bobina de cono de helado al revés, y luego tiene forma de gancho», dijo Ritterbush, describiendo a Didymoceras.

Pero hay otras preguntas que el modelo deja sin respuesta, dijo, incluidos los costos biológicos, los beneficios y las compensaciones de tener un caparazón tan asimétrico.

Investigaciones recientes sugieren que el caparazón salvaje de los nipponitas ayudó a la amonita a hacer piruetas lentamente en la columna de agua en busca de presas. Kenneth De Baets, paleobiólogo de la Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg en Alemania, que no participó en el nuevo estudio, dijo que siente curiosidad por ver cómo se sostiene el modelo a medida que los paleontólogos descubren más tejido de amonites blandas fosilizadas.

«Estos animales han sido descartados como bichos raros y errores», dijo Ritterbush. «Pero en realidad es un plan perfectamente ejecutado, una espiral de equilibrio».

Pero incluso con estas preguntas, dijo Ritterbush, el nuevo modelo subraya cómo formas aparentemente extrañas como Didymoceras y Nipponites se parecen más a las ammonites ordinarias de lo que parecen.

“Da credibilidad a la idea de que para que un animal produzca un caparazón como este no requeriría mover cielo y Tierra”, dijo. «No requeriría un salto evolutivo increíblemente extraño».

Este artículo apareció originalmente en Los New York Times.