Un pesce del Permiano aveva denti a forma di sega circolare: come faceva l’Elicoprione a mangiare

Alla fine del XIX secolo, in Russia, una spedizione geologica portò alla luce un singolare fossile che a prima vista ricordava il guscio di un'ammonite, ma che si rivelò essere una fila di denti affilati. Apparteneva all'Helicoprion (termine coniato dal geologo Alexander Petrovich Karpinsky e traducibile all'incirca come "sega a spirale"), un gigantesco pesce cartilagineo vissuto nel Permiano, circa 270 milioni di anni fa.

Per oltre un secolo, gli scienziati si sono domandati in quale parte del corpo dell'animale fosse collocata questa spirale dentaria. Soltanto nel 2013, grazie all'applicazione della moderna tomografia computerizzata (TAC) su un reperto custodito da decenni, le risposte sono arrivate. Le analisi hanno riscritto la storia di questo predatore: l'elicoprione non era un vero squalo, ma un colossale parente delle attuali chimere, in grado di superare i 7 metri di lunghezza e armato di un'unica "lama rotante" posizionata al centro della mandibola inferiore. Questa si formava nel momento in cui nuovi denti, che si formavano vicino alla gola, spingevano man mano gli altri denti in avanti: non trovando posto, i denti più vecchi ruotavano così verso il basso, finendo in una spirale che restava all'interno della mandibola.

Dove era posizionata la spirale di denti: lo studio sul reperto di 270 mln di anni fa

Dal punto di vista morfologico, il reperto ricordava i fossili di antichi molluschi come le ammoniti: un’ipotesi plausibile, dato che era stato rinvenuto nei sedimenti di un bacino marino risalente al Permiano inferiore, circa 299-270 milioni di anni fa. Eppure, Karpinsky riconobbe che la struttura proveniva in realtà da un vertebrato simile a uno squalo appartenente a una sottoclasse di pesci cartilaginei, quella degli elasmobranchi. Non era però chiaro dove quella struttura fosse collocata nell’apparato boccale dell’animale.

Poiché si trattava di un pesce cartilagineo, il resto del corpo non si era conservato. Karpinsky ipotizzò che la spirale dentaria fosse collocata sul muso di Helicoprion, simile a una trombetta da festa rimasta arrotolata, ma irta di denti affilati. Altri paleontologi, però, non erano d’accordo e le ipotesi si moltiplicarono: secondo alcune ricostruzioni, la spirale si trovava nella parte anteriore della mandibola, mentre altri studi arrivarono addirittura a mettere in dubbio che si trattasse davvero di denti, interpretandoli invece come spine difensive sporgenti da un’altra parte del corpo. Poco dopo, anche Karpinsky prese in considerazione un’altra possibile collocazione, immaginando la spirale pendere dalla coda dell’animale.

Il fossile che svelò la posizione della spirale dentaria: la svolta

I paleontologi e gli ittiologi si sbizzarrirono per più di un secolo proponendo idee sempre più particolari finché, nel 2013, Tapanila e colleghi pubblicarono su Biology Letters un nuovo studio dedicato a un fossile di elicoprione rinvenuto nel 1950 e descritto soltanto sedici anni più tardi, nel 1966, dal paleontologo Svend Erik Bendix-Almgreen. Il reperto, scoperto nella miniera di fosfati di Waterloo, vicino a Montpelier, in Idaho (USA), era particolarmente prezioso: oltre a conservare una notevole spirale dentaria, che Bendix-Almgreen collocava sulla punta di una mandibola allungata, presentava anche frammenti cartilaginei riconducibili alla mascella superiore e al cranio. Nemmeno questo materiale, tuttavia, sembrava sufficiente. Secondo Bendix-Almgreen, il fossile era stato disarticolato e compresso in modo così estremo da rendere impossibile una ricostruzione attendibile dell’anatomia dell'Helicoprion. Per questo, il reperto rimase per decenni nelle collezioni dell’Idaho Museum of Natural History, tornando alla luce solo grazie allo studio di Tapanila e colleghi.

L’elicoprione non aveva una mandibola allungata

Nel 1966 il fossile poteva essere studiato soltanto attraverso l’osservazione diretta. Quasi cinquant’anni dopo, però, i paleontologi hanno potuto utilizzare la tomografia computerizzata (TAC), capace di ricostruire la struttura interna del reperto senza danneggiarlo. Le scansioni, eseguite presso la High-Resolution X-ray CT Facility dell’Università del Texas ad Austin, permisero di chiarire due aspetti fondamentali dell’animale. Primo, si comprese che l’elicoprione non era propriamente uno squalo. La cartilagine cranica dell’animale, infatti, presentava una particolare doppia articolazione caratteristica degli Euchondrocephali, una sottoclasse di pesci cartilaginei che comprende le moderne chimere.

Secondo gli autori dello studio, quindi, l’elicoprione non era un antenato degli squali di oggi, ma un loro “cugino”. Apparteneva infatti a un antico ramo evolutivo vicino a quello delle chimere, pur avendo probabilmente un aspetto complessivo simile a quello di uno squalo. Poteva inoltre raggiungere dimensioni considerevoli: gli esemplari più grandi avrebbero misurato tra i 6 e i 7,5 metri di lunghezza. Tuttavia, le analisi, al contrario di quanto ipotizzato anni prima, rivelarono anche che l’animale non possedeva una mandibola allungata e che la spirale di denti, quindi, non era posta alla sua estremità. Piuttosto, la struttura riempiva quasi tutto lo spazio della mandibola e, ai lati, era tenuta in posizione da supporti di cartilagine. Ma la cosa più insolita è che l’elicoprione non aveva denti superiori.

Come si nutriva l’elicoprione: una lama rotante durante il morso

Con un’unica lama dentata fissata sulla mandibola, come faceva l’elicoprione a catturare e consumare le prede? Sulla base della nuova ricostruzione, Tapanila e colleghi hanno paragonato il funzionamento della spirale dentaria a quello di una lama rotante. Durante la chiusura della mandibola, infatti, i denti si spostavano all’indietro proprio come una sega circolare, afferrando e incidendo le prede. Un meccanismo simile sarebbe stato particolarmente efficace contro calamari e altri cefalopodi dal corpo molle che vivevano nei mari di circa 270 milioni di anni fa. Nonostante ciò, resta ancora da chiarire come un apparato dentario tanto insolito abbia potuto evolversi. Una domanda che ancora non trova una risposta definitiva e che rende l’elicoprione uno degli animali più enigmatici della preistoria.

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