Tiburón prehistórico tenía mandíbulas en forma de sierra circular

tiburón Edestus heinrichi

Modernas herramientas permiten a los científicos recrear las extrañas estructuras cartilaginosas de los antiguos depredadores

Imagínate un gran tiburón blanco con un juego de tijeras con dientes de sierra por boca. Por ridícula que parezca esa imagen al principio, una criatura así nadó una vez por los mares de la Tierra.

Hace más de 300 millones de años, Edestus giganteous mordía a sus presas con un conjunto de delgadas mandíbulas como cuchillas con cada afilado diente en línea justo detrás del anterior. No hay nada vivo hoy en día como este pez, y los paleontólogos solo recientemente han podido reunir las pistas más relevantes para comprender al Edestus y otros extraños parientes de tiburones del pasado profundo.

Los fósiles esperaban tecnologías capaces de revelar las esquivas estructuras de las mandíbulas. Durante más de un siglo después de que se describieran por primera vez peces como el Edestus, los expertos solo podían observar la forma de los fósiles que contenían dientes y preguntarse qué había dentro. Las tomografías computarizadas y el paleo software de visualización pueden ahora ver el interior de los fósiles para recoger la cartilaginosa anatomía que contiene pistas sobre lo que estaban haciendo estos animales.

La investigación resultante indica que los tiburones prehistóricos y sus parientes mordieron en formas que ahora parecen ajenas a los científicos. Los parientes de los tiburones tenían en sus mandíbulas inferiores arreglos similares a una sierra circular y mandíbulas que podían balancearse de lado a lado para empalar a sus presas. Al comprender cómo capturaron a sus presas estos depredadores, los científicos pueden entender mejor qué papel desempeñaron en los antiguos ecosistemas.

En el árbol de la vida, Edestus era un condrictio. Los tiburones, las rayas y los peces rata de aguas profundas de hoy pertenecen a este grupo, definido por esqueletos que están hechos principalmente de cartílago flexible en lugar de tejido óseo endurecido. Pero a pesar de la noción de que los tiburones son "fósiles vivientes" y que son poco diferentes de sus ancestros de hace 400 millones de años, el hecho es que los tiburones y sus parientes han cambiado dramáticamente y grupos enteros de peces cartilaginosos han ido y venido a través del tiempo.

Los paleontólogos han conocido extraños fósiles de condrictios desde casi el comienzo de la disciplina. Edestus fue nombrado originalmente a partir de una mandíbula fragmentaria descrita por el naturalista Joseph Leidy en 1856. Los dientes se parecían a los de los tiburones, pero no se conocía nada más del animal aparte de las mandíbulas. Los expertos solo pudieron adivinar cómo eran todas las partes faltantes, desde el cráneo hasta la cola.

La historia del Helicoprion es aún más extraña. En 1886, el ictiólogo Henry Woodward nombró lo que pensó que era una nueva especie de Edestus a partir de una espiral circular de dientes que se encontró en Australia Occidental. Pero en 1899 el geólogo ruso Alexander Karpinsky propuso que este fósil era lo suficientemente diferente como para pertenecer a un nuevo género de peces, Helicoprion, que tenía un apéndice casi parecido a un tronco que sobresalía de su hocico y sostenía los dientes. Sin embargo, otros expertos no estuvieron de acuerdo, comenzando más de un siglo de interpretaciones alternativas.

mandíbula fósil de Helicoprion BessonoviImagen derecha: Mandíbula inferior de un Helicoprion bessonowi

Los científicos supusieron que los dientes de Helicoprion eran espinas defensivas, las mandíbulas de una raya en forma de vórtice, un aparato en forma de sierra circular sostenido en la garganta y más suposiciones. A pesar de todo, nadie encontró un espécimen mejor que describiera dónde se encontraba el verticilo (espiral de dientes). Al igual que con Edestus, los expertos solo pudieron adivinar cómo era todo el animal. Se necesitaban fósiles más completos, esqueletos con el cartílago del cráneo, las aletas y el resto del cuerpo intactos, pero esos especímenes resultaron invisibles. Todo con lo que tenían que trabajar los paleontólogos eran los inescrutables verticilos de dientes.

La naturaleza de estos condrictios fósiles no ayudó mucho a los científicos. "Lo que distingue a los condrictios de los peces óseos, que su anatomía dura está compuesta principalmente de cartílago, los hace difíciles de preservar en la mayoría de los entornos ambientales", dice el paleontólogo del Museo de Historia Natural de Idaho, Leif Tapanila. Fuera de circunstancias excepcionales, el cartílago no mineralizado generalmente se descompone y deja atrás las partes más duras.

Tampoco ayudó siempre la forma en que los expertos en fósiles estudiaron los condrictios fósiles. "Curiosamente", dice Tapanila, "a veces la belleza de los dientes eclipsa el potencial de las partes del cuerpo asociadas". Los expertos de épocas pasadas a veces recogían rocas para ver los dientes y no se daban cuenta de que estaban atravesando los restos de cartílago. "Hasta uno de cada 15 fósiles de Helicoprion tienen preservado material de la mandíbula, pero históricamente ha pasado desapercibido debido a una excesiva preparación", dice Tapanila.

Pero en esos afortunados casos en los que los fósiles han permanecido intactos, los expertos han podido ahora obtener algunas pistas cruciales.

Uno de los mejores lugares del mundo para encontrar fósiles de Helicoprion es Idaho, y el Museo de Historia Natural de Idaho tenía en sus colecciones un verticilo de dientes muy impresionante etiquetado como IMNH 37899. El fósil parecía un buen candidato para tomografías computarizadas que podrían revelar nuevos detalles de cómo era el animal.

Lo que los investigadores encontraron en la roca fueron rastros de cartílago alrededor de la mandíbula, restos del cráneo y las mandíbulas que sostenían el verticilo del diente. Esto no solo confirmó que la espiral de dientes pertenecía a la mandíbula inferior y estaba reforzada por cartílago, sino que el Helicoprion estaba más estrechamente relacionado con el pez rata de la familia condrictio que con los tiburones. Los paleontólogos no pudieron llegar a esta conclusión hasta que las tomografías computarizadas revelaron lo que era invisible a simple vista.

Reconstrucción del Helicoprion

Usando técnicas similares, Tapanila y sus colegas dirigieron luego su atención al Edestus, nuevamente encontrando restos de cartílago prehistórico que no se podían detectar antes, y reconstruyeron cómo se veía esta estructura del tiburón con forma tijera.

Otros equipos de investigación han adoptado enfoques similares. En 2020, la paleontóloga Linda Frey y sus colegas describieron otro antiguo pez parecido a un tiburón llamado Ferromirum. Las tomografías computarizadas permitieron a los investigadores escanear, visualizar y manipular los elementos esqueléticos del pez de una manera que nunca antes había sido posible. Los dientes de las mandíbulas de este carnívoro giraban para apuntar hacia afuera cuando el pez abría la boca y hacia adentro cuando los cerraba, una técnica que "presenta una gran cantidad de dientes a las presas a través del ciclo de mordida", como escribieron los investigadores.

Tomados en conjunto, todas estas "sierras, tijeras y tiburones" parecerían sugerir que los peces cartilaginosos de hace más de 250 millones de años eran mucho más extraños que cualquier cosa viva hoy en día. No existen equivalentes vivos de Edestus o Ferromirum. Pero la familiaridad a menudo resulta en indiferencia.

Los paleoictiólogos han descubierto que los tiburones y las rayas de hoy en día han desarrollado una mayor variedad de diferentes formas de mandíbula (bocas adecuadas para masticar, cortar, triturar, alimentarse por filtración y más) que las que estaban presentes durante el pasado profundo. En los modernos peces cartilaginosos hay muchos tipos diferentes de mandíbulas y dientes y formas de suspender las mandíbulas del cráneo", dice la ictióloga de la Universidad de Alaska Anchorage, Cheryl Wilga. Ella hace notar que las mandíbulas de los tiburones duende, los tiburones cortadores de galletas, los tiburones nodriza y más son muy diferentes, adecuados para diferentes presas y alimentaciones, en una diversidad de formas más amplia que la vista en el pasado.

Reconstrucción del HelicoprionTanto el Edestus como el Helicoprion, señala Tapanila, evolucionaron para atravesar presas blandas con dientes dispuestos a lo largo de la línea media de la mandíbula. Este tipo de estrategia de morder tenía sentido cuando los mares estaban llenos de antiguos calamares y parientes de la sepia, la forma en que funcionan las mandíbulas del Helicoprion incluso podrían haber arrancado de manera efectiva las partes blandas de las amonitas de sus enrolladas conchas.

Pero este tipo de mordida no persistió. "Una cosa que vemos tanto en el Edestus como en el Helicoprion es que ambos parecen ser callejones sin salida para sus respectivos linajes", dice Tapanila, y el mismo tipo de depredadores nunca volvió a evolucionar. Estos cazadores estaban especializados y eran muy buenos en lo que hacían. En los mismos depósitos que los paleontólogos encuentran las mandíbulas del Edestus, por ejemplo, los expertos a veces encuentran colas de peces que fueron cortadas del cuerpo, posibles restos de comidas del Edestus.

Sin embargo, por mucho que los paleontólogos hayan aprendido sobre estos misteriosos peces, quedan preguntas sin respuesta. Gran parte de lo que saben los científicos sobre estos peces proviene de los dientes, las mandíbulas y algunos cartílagos del cráneo. El resto de su apariencia a menudo se basa en conjeturas o especímenes rumoreados.

"Espero algún día recibir una llamada de una mina del este de Idaho", dice Tapanila, con un informe de un cuerpo de Helicoprion asociado con el hermoso verticilo de dientes.

Y el registro fósil puede muy bien ofrecer algún día tal sorpresa. En el momento actual, el cuerpo del Helicoprion se visualiza a menudo como aerodinámico y parecido a un tiburón, propio de un pez depredador. Pero el propio registro fósil proporcionará la prueba definitiva.

"Como investigador, no puedo permitirme ser demasiado valioso con mis especulaciones", dice Tapanila. "La literatura está llena de 'Te lo dije'".

Artículo científico: Redefining species concepts for the Pennsylvanian scissor tooth shark, Edestus

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