Helmetia expansa carecía de exoesqueleto calcificado y probablemente caminaba como los trilobites
Durante más de un siglo, el artrópodo cámbrico Helmetia expansa fue un misterio. Descubierto en 1918 por el paleontólogo Charles Doolittle Walcott, inicialmente se clasificó como un crustáceo. A pesar de las frecuentes menciones en artículos de investigación, esta especie nunca ha sido descrita formalmente y sólo se ha ilustrado un espécimen.
Ahora, en un nuevo estudio, investigadores de Harvard dirigidos por Sarah Losso, investigadora postdoctoral en el Departamento de Biología Organísmica y Evolutiva, describen formalmente Helmetia expansa, ofreciendo nuevos conocimientos sobre su anatomía, comportamiento y relaciones evolutivas.
Helmetia expansa pertenece a un raro grupo de artrópodos primitivos llamados conciliterganos, parientes cercanos de los trilobites. A diferencia de los trilobites, los conciliterganos carecían de exoesqueletos calcificados, por lo que sus restos solo se fosilizaron en condiciones excepcionales, como los de Burgess Shale, de 508 millones de años de antigüedad, en Canadá, donde incluso se preservaron tejidos blandos como intestinos, patas y branquias.
Aunque se recolectaron más especímenes, solo se logró identificar un individuo de Helmetia expansa y ningún estudio examinó en detalle material adicional para describir formalmente la especie o aclarar la evolución de los conciliterganos.
"Necesitamos estudiar más de un ejemplar para ver el rango completo de morfología y conservación de la especie", dijo Losso.
El equipo examinó 36 especímenes, en el Instituto Smithsonian y el Museo Real de Ontario, del Período Cámbrico de Burgess Shale, Canadá. Fotografiaron los especímenes, tanto húmedos como secos, utilizando un filtro polarizador que puede revelar mejor las sutiles características y las fases de extinción, y los compararon con especies relacionadas encontradas en la biota de Chengjiang en China y una del Sirius Passet del Cámbrico temprano en Groenlandia.
Imagen derecha: Holotipo de Helmetia expansa USNM 83952, vista dorsal. Crédito: Jean-Bernard Caron y Sarah Losso
Helmetia poseía un exoesqueleto similar a una hoja, y algunos especímenes conservaban ojos, ojos mediales, sistema digestivo y extremidades. Los primeros artrópodos poseían extremidades con una pata móvil para la locomoción y la captura de alimento, y una branquia para la respiración. En el holotipo, solo se ven las branquias, lo que llevó a investigadores anteriores a creer que Helmetia carecía de patas y nadaba exclusivamente. Sin embargo, el equipo encontró branquias anchas y patas para caminar en varios especímenes, lo que demuestra que probablemente caminaban como los trilobites.
Aún más sorprendentes fueron dos especímenes capturados en las primeras etapas de la muda, un comportamiento nunca antes documentado en conciliterganos.
"Nunca se han conocido estrategias de muda en ningún concilitergano", dijo Losso. "Todos los artrópodos mudan sus duros exoesqueletos para crecer, pero nadie había observado este comportamiento antes en un concilitergano, ya que es necesario capturar al ejemplar en pleno proceso de muda, y es difícil determinar el momento preciso".
Los especímenes mudados muestran el nuevo exoesqueleto más cerca del borde de la cabeza, lo que sugiere que el animal salió por la parte delantera del cuerpo, similar a los cangrejos de herradura, que utilizan una estrategia de salida anterior, a diferencia de la mayoría de los cangrejos que salen por la parte trasera del cuerpo.
Imagen: Diversidad y relaciones de Conciliterga. A, Arthroaspis bergstroemi, MGUH 30382, del Cámbrico temprano (Etapa 3) en Sirius Passet, Groenlandia. B, Helmetia expansa, USNM 83952, del Cámbrico medio (Wuliuan) en Burgess Shale, Canadá. C, Kuamaia lata, CJHMD 00064, del Cámbrico temprano (Etapa 3) en Chengjiang, China. D, Tegopelte gigas, USNM 189201, del Cámbrico medio (Wuliuan) Burgess Shale, Canadá. E, topología simplificada basada en los resultados de los análisis filogenéticos aquí presentados, que determinaron a Arthroaspis bergstroemi como un concilitergano de ramificación temprana. Crédito: Jean-Bernard Caron y Sarah Losso
Los investigadores también descubrieron una amplia gama de tamaños corporales en adultos a medida que Helmetia crecía. Si bien el ejemplar más pequeño medía solo 92 milímetros de largo, otro superaba los 180 milímetros.
"Estos patrones nos dicen no sólo cómo crecieron estos animales de 508 millones de años, sino también qué tan grandes podían llegar a ser", dijo Losso.
Basándose en interpretaciones actualizadas de la morfología de Helmetia expansa, los investigadores confirmaron dos grupos principales dehelmiidos: Helmediidae, que incluye a Helmetia expansa y se caracteriza por límites de segmentos y espinas laterales, y Tegopeltidae, que se caracteriza por la fusión de segmentos y la falta de espinas. Los investigadores también asignaron a Arthroaspis bergstroemi, conocido en Groenlandia desde 2013, al grupo Conciliterga.
"Nuestros hallazgos ofrecen una visión mucho más completa de cómo era Helmetia, cómo vivía y cómo se relacionan los conciliterganos entre sí", afirmó Losso, "lo cual es muy importante para futuros estudios sobre Conciliterga y otros artrópodos primitivos".
Los hallazgos se han publicado en el Journal of Systematic Palaeontology: Helmetia expansa Walcott, 1918 revisited – new insights into the internal anatomy, moulting and phylogeny of Conciliterga
