Helicoprion

La espiral dentaria única del Helicoprion.

Reconstruir el aspecto de un tiburón extinto a partir de sus restos fósiles es una tarea extraordinariamente difícil y exigente, sobre todo porque dichos restos suelen limitarse a un puñado dientes o de fragmentos calcificados; pocas veces disponemos de la impresión de la forma del animal en una plancha de roca —recordemos que el esqueleto de los tiburones es de cartílago, no de hueso—. Y cuanto más atrás viajamos en el tiempo, más extrañas o extravagantes se vuelven las formas de estas criaturas, de tal manera que resulta sumamente difícil encontrar entre los tiburones actuales un modelo que pueda servirnos de inspiración o de base para una reconstrucción. La imaginación debe hacer un esfuerzo extra para mantenerse a nivel de suelo y no lanzarse a volar.

Primera versión de Karpinsky (Lebedev, 2009).

Si ha habido un pez particularmente complicado y esquivo, capaz no sólo de despertar la imaginación más anestesiada, sino de causar profundos quebraderos de cabeza a los ictiólogos, paleontólogos y paleoartistas de la historia, ese ha sido el Helicoprion, un extraño condrictio que vivió hace unos 310-280 millones de años —finales del Carbonífero a mediados del Pérmico, según autores— y que, como si lo hubiese hecho a propósito, el único testimonio que nos ha legado de su presencia en el planeta es una increíble dentadura en forma de espiral única en el mundo de los vertebrados (Helicoprion, significa precisamente 'sierra en espiral'), para que nos rompamos bien la cabeza (1)... Y además dejando una pequeña gran sorpresita para el final.

Otras primeras versiones alternativas del Helicoprion.

El Helicoprion fue descrito por primera vez en 1899 por el geólogo ruso Alexander Petrovich Karpinsky a partir de un conjunto de espirales dentarias halladas en los Urales, una vez descartada la hipótesis de que pudieran tratarse de conchas de algún tipo de ammonite —una especie de cefalópodo—. El problema que planteaba una estructura anatómica tan insólita como aquella resultó ser no menos sorprendente, como os podéis imaginar: cómo y en qué parte del cuerpo del animal iría encajada. La primera propuesta fue la de colocarla en el extremo del morro, en la mandíbula superior, con los dientes sobresaliendo de su borde anterior. Las críticas no se hicieron de rogar y enseguida aparecieron otras alternativas —también por parte del propio Karpinsky—. Prácticamente todas consideraban la espiral como un arma defensiva, y todas la ubicaban en el exterior del cuerpo: en la mandíbula inferior, en el dorso, en la aleta dorsal, en la caudal...

A partir de mediados del XX, los científicos concluyeron que la función de esa especie de sierra radial era trófica, y las discusiones se centraron en la mandíbula donde iría situada, si en la superior, en la inferior o entre ambas. Otra cuestión que tampoco estaba del todo muy clara era el modo en que el Helicoprion podía utilizar esa dentadura, y se propusieron diferentes hipótesis cada cual más inventiva; una, por ejemplo, defendía que se trataba de una dentadura que había evolucionado para convertirse en un señuelo para amonites. 

Todd Marshall, 2005.

Sobre la base de un espécimen relativamente bien conservado encontrado en Idaho y descrito por Svend Bendix-Almgreen en 1966, algunos científicos defendieron la idea de una disposición dentaria estática en forma de hoja dentada que iría situada delante de las mandíbulas para cortar o triturar. Otros, por su parte, sostuvieron que los dientes irían dispuestos sobre una especie de tentáculo extensible que el Helicoprion proyectaría sobre los bancos de peces como una suerte de matasuegras asesino.

En la década de los 90 una nueva versión creada por el paleoartista Ray Troll proponía que la espiral dentaria era como una cinta transportadora semienterrada en una cama de cartílago y carne en el extremo de la mandíbula inferior. Pero esta interpretación tampoco resultó del todo satisfactoria. Entre otras consideraciones (2), los dientes del Helicoprion no parecían mostrar señales de desgaste o de rotura, lo cual no concordaba con la teoría aceptada de que los tiburones del Paleozoico reponían sus dientes con suma lentitud; si servían realmente para morder deberían haber llegado hasta nosotros mucho más desgastados y mellados. 

Helicopriones según Ray Troll.

Desde el Smithsonian, los paleontólogos Matt Carrano, Victor Springer y Bob Purdy concluyeron que la espiral dentaria debía de estar dentro de la garganta, un lugar menos expuesto, y trabajando con la ilustradora Mary Parrish elaboraron el modelo que podéis ver aquí abajo, en el que el morro y la boca del helicoprion recuerdan a la del tiburón tigre. Siguiendo la sugerencia de Springer, los dientes se convertían en una variedad especializada de dentículos de la garganta o branquispinas, estructuras presentes en los arcos branquiales de muchos tiburones.

Mary Parrish, Smithsonian.

Pero esta reconstrucción tampoco resultó convincente al 100%, ya que suscitaba otros problemas: ¿No resultaba la espiral una estructura demasiado delgada y frágil como para actuar como utensilio especializado de corte dentro de la boca? Y por otro lado, ¿cómo podía el tiburón asegurar el tránsito satisfactorio de la comida hacia el esófago con esa cosa en el medio?

En 2009 Oleg Lebedev, basándose en un espécimen encontrado en unas rocas de Kazakhastan de 284-275 millones de años, defendió la idea de que la espiral iba colocada en la mandíbula inferior. A su juicio la clave estaba en la anatomía de la mandíbula superior. Hasta ese momento no se había encontrado ninguna, ni siquiera entre los especímenes descubiertos en Idaho, mejor conservados y que ya habían revelado ciertos aspectos de la cabeza, y las dos hipótesis más extendidas sostenían que o bien era estrecha y con pocos dientes, como en el caso de su pariente el Sarcoprion, o bien era más grande y albergaba una segunda espiral. Lebedev concluyó que probablemente funcionaba como una especie de estuche donde encajaba la espiral dentaria cuando el animal cerraba la boca. De este modo esta mandíbula, dotada de pequeños dientes, sería más profunda de lo que previamente se había imaginado. Por otro lado, el autor había detectado pequeños arañazos en algunos dientes, lo cual demostraba dos cosas: que efectivamente se utilizaban para la caza y que seguramente se trataba de presas de cuerpo blando como los calamares. Cabía incluso la posibilidad de que el Helicoprion fuese un cazador activo con un cuerpo estilizado como otros tiburones prehistóricos mejor conocidos, como el Caseodus y el Fadenia.

El Helicoprion de Lebedev.

Y llegamos así a febrero de 2013, cuando Biology Letters publica un revolucionario trabajo desarrollado por un grupo de investigadores de la Universidad de Idaho (3) a partir de un fósil de 23 cm y 117 dientes encontrado en 1950 en Idaho que tenía la particularidad de que presentaba restos del cartílago de la mandíbula superior y del cráneo. Mediante un potente TAC de última generación lograron reconstruir un modelo en 3D del aparato mandibular del animal. Finalmente, la espiral dentaria iba ubicada en el centro de la mandíbula inferior, ocupando todo el arco mandibular, a diferencia de todas las interpretaciones anteriores. La mandíbula superior carecía de dientes. Lo más notable es que la espiral dentaria efectivamente funcionaba como una especie de sierra: al cerrar la boca los dientes se retraían, como si rotaran hacia atrás, ayudando a triturar las presas, que en su mayor parte, como señalaba Lebedev, serían animales de cuerpo blando.

Y la sorpresa final: este estudio ha demostrado también que el Helicoprion no era exactamente un tiburón, sino en realidad un holocéfalo, un antecesor ¡de las quimeras! —los holocéfalos son una subclase de los condrictios compuesta de un solo orden, los Chimaeriformes o quimeras—. En efecto, si los dientes apuntaban a un tiburón, resulta que diversos caracteres de la mandíbula superior (4) remitían a un grupo diferente, aunque íntimamente emparentado: los Euchondrocephali. O sea, que nuestro bicho era adoptado.

El nuevo Helicoprion (Ray Troll, 2013).

El Helicoprion es una quimera prehistórica que debió de tener aspecto de tiburón y que vivió cerca del momento en que las líneas evolutivas de los antecesores de los tiburones y las quimeras actuales se separaron definitivamente. Otro dato sorprendente es que, a diferencia de su tataranietos, los helicopriones podían alcanzar los 7 m y medio de longitud.

Quién se lo iba a decir a Karpinsky.

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(1) Para una historia de las diferentes reconstrucciones del Helicoprion os recomiendo un magnífico trabajo de Brian Switek titulado "Buzzsaw Jaw Helicoprion Was a Freaky Ratfish" y publicado hace pocos días en el blog Phenomena, de National Geographic. Las ilustraciones son muy buenas. Del mismo autor hay también una publicación un poco más antigua, del 2011, "Unraveling the nature of the whorl-toothed shark", publicada en Wired.
(2) Ver Robert W. Purdy. The Orthodonty of Helicoprion, en Paleobiology.
(3) Leif Tapanila, Jesse Pruitt, Alan Pradel et al. "Jaws for a spiral-tooth whorl: CT images reveal novel adaptation and phylogeny in fossil Helicoprion". Biology Letters, 9: 2013 0057. http://dx.doi.org/10.1098/rsbl.2013.0057.
(4) Por un lado, la mandíbula superior articula con el neurocráneo en dos zonas; por otro, la hiomandíbula no forma parte de la suspensión mandibular. Ibid.