Explicación de la mandíbula dentada en espiral del tiburón fantasma prehistórico Helicoprion

Después de un siglo de conjeturas coloridas, las tomografías computarizadas han revelado lo que realmente está sucediendo dentro de la mandíbula de pesadilla de Helicoprion, un gran pez cartilaginoso de 270 millones de años con un elaborado verticilo de dientes en el centro de su boca.

En 1899, el geólogo ruso, Alexander Petrovich Karpinsky, le dio a este pez de seis metros de largo el nombre de Helicoprion, que significa «sierra espiral», basado en un fósil fragmentario encontrado en Kazajstán. Debido a que la sierra que estaba describiendo había sido separada del resto del cuerpo, Karpinsky no podía estar seguro de dónde habría cabido, por lo que inicialmente sugirió que comenzara en la boca del pez, y se enrollara hacia arriba a lo largo del hocico como una masa externa en espiral de dientes fusionados. Piensa en la sierra de un pez sierra, solo enroscada hacia arriba. Más conjeturas fueron hechas a principios de 1900 por un número de investigadores de todo el mundo, incluido el paleontólogo estadounidense Charles Rochester Eastman. Eastman tenía problemas con la idea de que un aparato tan difícil de manejar podría haberse sentado dentro de la cara de esta pobre criatura. Publicando en una edición de 1900 de The American palaeontologist, Eastman favoreció la idea de que el verticilo sobresalía de algún lugar a lo largo de la espalda del pez, actuando como una especie de exhibición defensiva, quizás.

Unos años más tarde, Karpkinsky siguió el tren de though de Eastman, y sugirió que el verticilo del Helicoprion podría haber formado parte de la cola del animal, o tal vez extendido desde su aleta dorsal, o sentado más abajo en su espalda. En 1907, el ictiólogo estadounidense, Oliver Perry Hay, encontró un espécimen fosilizado que todavía estaba en su posición natural, y a juzgar por esto, favoreció la teoría de la mandíbula. ¿Pero estaba en la mandíbula superior o inferior? ¿Y se sentó en ambos? Tales preguntas eran imposibles de responder con los pocos y fragmentarios especímenes con los que estos investigadores tuvieron que trabajar.

A pesar de todo, el consenso general en las primeras reconstrucciones hipotéticas de Helicoprion fue que este verticilo terrible y dentudo seguramente tenía un propósito defensivo. A finales de este siglo, esta percepción ha cambiado, y los investigadores se movieron hacia la idea de que el verticilo se usaba principalmente para alimentarse, y por lo tanto se asociaba con la mandíbula de la criatura.

En 1950, el paleontólogo danés Svend Erik Bendix-Almgreen descubrió un espécimen crucial de verticilo de Helicoprion en la mina Waterloo cerca de Montpelier, Idaho. Nombrado IMNH 37899 y ubicado en el Museo de Historia Natural de Idaho, fue descrito por primera vez por Bendix-Almgreen en 1966. Podría haber sido gravemente aplastado y desarticulado, pero junto con las 117 coronas dentadas discernibles sentadas en una espiral con un diámetro de 23 cm, había un cartílago craneal muy revelador. Esto demostró por primera vez que al menos parte del verticilo estaba contenido dentro de la boca de Helicoprion.

Pero eso no limitó las posibilidades. En los últimos cincuenta años, los investigadores han sugerido que el verticilo se extendía torpemente desde el labio inferior, se enrollaba debajo de la barbilla; se sentaba dentro de la boca donde debería estar la lengua; o tal vez se sentaba más abajo hacia la garganta.

Ahora un equipo dirigido por Leif Tapanila del Departamento de Geociencias de la Universidad Estatal de Idaho, y conservador del Museo de Historia Natural de Idaho, ha obtenido una visión sin precedentes de la estructura del cráneo de Helicoprion. El IMNH 37899 se escaneó utilizando un escáner ACTIS en la Instalación de tomografía computarizada de rayos X de Alta Resolución de la Universidad de Texas, y a partir de esto, se generó un modelo a escala 3D generado por computadora del cráneo del animal.

«Nuestra reconstrucción postula que el verticilo dental es una estructura sinfiseal singular de la mandíbula inferior que ocupaba toda la longitud del arco mandibular», informó ayer el equipo en Biology Letters. Esto significa que en lugar de extenderse más allá de la mandíbula inferior y enrollarse debajo de la barbilla, como se había sugerido anteriormente, el verticilo creció dentro de la mandíbula inferior. De esta manera, al igual que los tiburones tienen múltiples filas de dientes que se reemplazan continuamente, Helicoprion tenía una fábrica de dientes parcialmente oculta que comenzó cerca del área donde se encuentran las mandíbulas superior e inferior, corrió sobre la boca, desgastó la lengua si tuviera una, y luego entró en el cartílago apoyado por la mandíbula inferior (ver primera imagen).

«El crecimiento continuo del verticilo empuja el complejo diente-raíz en una dirección curva hacia la parte delantera de la mandíbula, donde finalmente se espiral para formar la base del material de raíz más nuevo, y este proceso continúa formando revoluciones sucesivas», dicen los investigadores. «En algún momento, antes de una evolución completa de 360 grados de crecimiento en espiral, las coronas dentales se ocultan dentro del cartílago teselado en la mandíbula superior.»

Como Helicoprion no tenía dientes en su mandíbula superior, el equipo sugiere que los peces depredadores habrían roto sus presas de cuerpo blando, como cefalópodos y peces pequeños, cortándolos repetidamente con una sola fila de dientes serrados. Cuando cerró su mandíbula inferior, el verticilo de dientes se empujó hacia atrás, «proporcionando un mecanismo de corte efectivo para los dientes serrados en forma de cuchilla y forzando la comida a la parte posterior de la cavidad oral».

Tapanila y sus colegas sugieren que la mandíbula del Helicoprion podría haberse extendido más allá de los 50 cm de largo, y algunos verticilos de dientes habrían presumido de unos 150 dientes. El equipo también dice que la criatura no es un tiburón, como otros han asumido, sino una quimera (Holocefalán), que es un grupo de peces cartilaginosos también conocidos como peces rata o tiburones fantasmas que se separaron de los tiburones hace 400 millones de años. «Siempre se asumió que el Helicoprion era un tiburón, pero está más estrechamente relacionado con el pez rata, un holocefalán», dice Tapanila. «Lo principal que tiene en común con los tiburones es la estructura de sus dientes, todo lo demás es holocefalán.»

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