Mucrospirifer

Datos básicos de Mucrospirifer

Mucrospirifer: La "concha de mariposa" que adornó los mares del Devónico

En los mares poco profundos del período Devónico del Paleozoico, un grupo conocido como el orden "Spiriferida" gozó de una abrumadora prosperidad como criaturas que se alimentaban filtrando plancton y materia orgánica en el lecho marino. Entre ellos, el Mucrospirifer tiene una hermosa concha que se extiende extremadamente hacia la izquierda y la derecha, asemejándose a una mariposa con las alas extendidas, a las alas de una golondrina o a una cometa. Por esta razón, es ampliamente conocido y apreciado cariñosamente como la "concha de mariposa" entre los círculos paleontológicos y los entusiastas de los fósiles en Occidente.

La anchura de la concha suele ser de 2 a 5 centímetros (típicamente de 2,5 a 4 centímetros). Su característica más destacada es la línea de bisagra donde se unen las dos conchas, que se extiende larga y recta, con ambos extremos sobresaliendo afilados como espinas o puntas de espada. Además, un surco y un pliegue distintivos corren por el centro de la concha, con finas estrías radiales (costillas) y líneas de crecimiento cuidadosamente dispuestas a izquierda y derecha.

A primera vista, se parece exactamente a "bivalvos" como las almejas, pero en realidad es una criatura de un grupo completamente diferente. Mucrospirifer pertenece a un filo animal llamado "braquiópodos" (Brachiopoda), que alcanzó su época dorada en los mares del Paleozoico.

La "estrategia de las raquetas de nieve" para evitar hundirse en el mar de lodo

¿Por qué Mucrospirifer evolucionó hacia una forma tan extendida lateralmente? La razón se oculta en el entorno del lecho marino donde vivían.

Los fósiles de Mucrospirifer se encuentran en abundancia en todo el mundo en estratos marinos poco profundos caracterizados por lodo acumulado del período Devónico Medio (hace aprox. 393 a 382 millones de años), como el Grupo Hamilton en Nueva York y el Esquisto de Sílice (Silica Shale) en Ohio, EE. UU. El lecho marino fangoso, blando y empapado de agua, era un lugar muy problemático para las criaturas con concha. Si se quedaban como estaban, se hundirían profundamente en el barro bajo el peso de sus propias conchas, y el lodo entraría por los huecos cuando abrieran sus conchas para respirar o comer, lo que les causaría asfixia.

Por lo tanto, la adaptación que evolucionó Mucrospirifer fue la "estrategia de las raquetas de nieve", basada en el mismo principio de las raquetas que se usan para caminar sobre la nieve. Al expandir en gran medida el área de sus conchas hacia la izquierda y la derecha, aumentaron su área de contacto con el lodo, distribuyendo su peso corporal para evitar hundirse en él.
Durante su etapa juvenil, vivían cómodamente sin ser enterrados en el lodo al anclarse a fragmentos de coral o briozoos muertos en el lecho marino utilizando un apéndice en forma de tallo llamado "pedúnculo". Estudios recientes también han revelado que a medida que crecían (etapa adulta), este pedúnculo degeneraba y desaparecía.

"Dirección del flujo de agua" y sistema de filtración automático refutados por la ciencia moderna

La cuestión de cómo Mucrospirifer introducía el agua de mar en su concha (corriente inhalante) y por dónde expulsaba el agua después de filtrar el alimento (corriente exhalante) ha sido debatida entre los paleontólogos durante más de medio siglo.

En 1967, el paleontólogo alemán Dietrich Schumann se centró en la posición de los Cornulites, pequeños organismos simbióticos que construían tubos cónicos y que vivían adheridos a la superficie de las conchas de Mucrospirifer. Basándose en su disposición, propuso un modelo en el que "el agua de mar era succionada por las puntas de ambas alas laterales y expulsada por el surco central". Este modelo fue tratado durante mucho tiempo como la teoría establecida en paleontología.

Sin embargo, al entrar en la segunda mitad de la década de 2000, esta teoría establecida sería refutada. Tras un reexamen del flujo de agua basado en la orientación de los braquidios internos por Manceñido y Gourvennec en 2008, un grupo de investigación liderado por Yuta Shiino de Japón llevó a cabo experimentos en tanques de agua utilizando modelos precisos y simulaciones de dinámica de fluidos computacional entre 2009 y 2010. Desentrañaron el ingenioso "sistema de filtración pasiva" de los espiriféridos.

¡Creando vórtices sin usar energía! Un asombroso mecanismo de dinámica de fluidos

Según las últimas investigaciones, la dirección del flujo de agua era exactamente la opuesta a la antigua teoría establecida. Cuando las suaves corrientes oceánicas golpeaban la concha de Mucrospirifer, se creaba una diferencia natural de presión de agua entre el "surco central" profundamente hueco y las "alas laterales". Este mecanismo aseguraba que "el agua de mar fuera automáticamente succionada hacia la concha desde el surco central" sin que la criatura tuviera que arrastrar activamente el agua hacia adentro. Además, a medida que el agua que entraba por el centro fluía a lo largo de la superficie interna de la concha, generaba automáticamente un "flujo de vórtice en espiral" que se dirigía hacia las puntas de las alas laterales. El eje de rotación de este vórtice coincidía perfectamente con la orientación de los braquidios en forma de resorte dentro de la concha. Regulando adecuadamente el impulso del vórtice, filtraban eficazmente el alimento y, finalmente, "expulsaban el agua por ambos extremos de las alas extendidas lateralmente".

En resumen, las alas extremadamente largas y el profundo surco central de Mucrospirifer no solo servían como raquetas de nieve para evitar hundirse en el lodo, sino también como un diseño de dinámica de fluidos. Este diseño separaba el agua inhalada de la exhalada a cierta distancia para evitar el "desperdicio de volver a inhalar agua ya filtrada", al tiempo que generaba eficientemente vórtices dentro de la concha utilizando únicamente las corrientes naturales de agua.

Desde Norteamérica hasta China: Un drama de nomenclatura de 90 años

Aunque Mucrospirifer es lo suficientemente famoso como para representar los estratos del Devónico de América del Norte, en realidad pasaron 90 años desde el momento en que se informó de su primer descubrimiento en 1841 hasta que se le dio el nombre de género "Mucrospirifer". Además, el escenario donde nació este nombre de género no fue Norteamérica, sino al otro lado del océano, en la China (Pekín) de la época.

Todo comenzó en 1841, durante un estudio de historia natural y paleontología a gran escala que se llevaba a cabo en Nueva York, EE. UU. El paleontólogo Timothy Abbott Conrad, que dirigió el estudio, describió estos fósiles de alas largas encontrados en los estratos del Devónico de Nueva York como una nueva especie del género Delthyris, Delthyris mucronata. El nombre específico "mucronata" significa "tener una punta afilada (punta de espada)" en latín, describiendo las puntas muy afiladas, parecidas a espinas, de ambas alas.

Más tarde, en la década de 1860, fue trasladado al género Spirifer por Elkanah Billings de Canadá y James Hall de Estados Unidos, y fue llamado Spirifer mucronatus durante unos 70 años. En ese momento, el género Spirifer se había convertido en una especie de "taxón cajón de sastre" donde se arrojaba cualquier braquiópodo con una apariencia similar.

Fue el paleontólogo estadounidense Amadeus William Grabau quien se dio cuenta de que este grupo era un linaje especial que había experimentado su propia evolución única. En 1902, Grabau, junto con Hervey Woodburn Shimer, examinó en detalle los estratos de Thedford, Ontario, Canadá. Descubrieron que los tipos alargados en forma de aguja (arkonensis) se encontraban en los estratos inferiores, mientras que los tipos redondeados y rechonchos (thedfordensis) se encontraban en los estratos superiores. También descubrieron que rastrear las líneas de crecimiento en las conchas de los tipos rechonchos revelaba rastros de que poseían espinas largas y delgadas cuando eran juveniles.

Grabau, quien luego trasladó su base de operaciones a Pekín, China, emprendió la redacción de la obra monumental "Palaeontologia Sinica", que recopilaba los braquiópodos del Devónico encontrados en lugares como la provincia de Yunnan, en el sur de China. En esta monografía de 545 páginas publicada en 1931, al organizar la clasificación de los espiriféridos, estableció como género independiente el grupo que una vez había estudiado exhaustivamente en América del Norte. Así, creó el nuevo género Mucrospirifer, utilizando la especie descrita por Conrad en Nueva York en 1841 como el estándar (especie tipo). Además, las especies no organizadas que Grabau había dejado en Michigan, EE. UU., fueron reexaminadas por Erwin Stumm de la Universidad de Michigan en 1956, y John Tillman y otros en 1964, estableciendo la clasificación estable que usamos en la actualidad.

Millones de años de "estasis coordinada" y migración global

Mucrospirifer también juega un papel importante como organismo modelo en la moderna "teoría de la macroevolución". En 1995, los paleontólogos Carlton Brett y Gordon Baird propusieron el fenómeno de la "estasis coordinada" (Coordinated Stasis) en los ecosistemas marinos del Paleozoico. En este fenómeno, entre el 70% y el 85% de las especies mantienen una comunidad estable sin apenas cambios morfológicos durante largos períodos de millones de años, y luego sufren un recambio rápido y colectivo en un límite específico.

El ejemplo más representativo de esto se considera la "Fauna de Hamilton", que duró unos 4 a 5 millones de años durante el Devónico Medio. La especie insignia (flagship species) que simbolizaba este ecosistema era la especie tipo de Mucrospirifer (M. mucronatus). Mientras que esta especie mantuvo casi la misma forma y estilo de vida durante millones de años en los mares de Nueva York, el centro de su hábitat, nuevas especies surgieron continuamente en pequeñas poblaciones aisladas en la periferia de su hábitat (como Ontario y Michigan) a medida que se adaptaban a los cambios ambientales.

En la segunda mitad del Devónico Medio, el ecosistema estable de América del Norte llegó a su fin debido a las fluctuaciones globales del nivel del mar y a los cambios en las corrientes oceánicas (como el Bioevento Taghanic). Sin embargo, los parientes de Mucrospirifer cabalgaron sobre estos cambios oceánicos a través de la región atlántica, expandiendo su distribución por los mares de todo el mundo, incluyendo Europa, Rusia, China, Alaska e incluso América del Sur. Así, las "conchas de mariposa" que arrasaron los mares del Devónico pusieron fin a su larga historia debido a los cambios ambientales y la extinción masiva que ocurrió al final del período Devónico (hace aprox. 359 millones de años).