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Ricostruzione di Helicoprion con la sua caratteristica spirale dentata

Immaginate uno squalo lungo più di sette metri, con una strana spirale di denti all’interno della bocca a forma di sega circolare. Sembra uscito da un film di fantascienza, ma è esistito davvero: Helicoprion, uno dei predatori più bizzarri e affascinanti dell’era paleozoica. Scopriamone i segreti. LEGGI TUTTO L’ARTICOLO

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Un mistero fossilizzato per un secolo
Helicoprion (il cui nome significa “sega a spirale”) è un genere estinto di pesci cartilaginei appartenente all’ordine degli Eugeneodontida, vissuto dal Permiano inferiore al Triassico medio, circa 290-250 milioni di anni fa. I suoi fossili sono stati trovati in Russia (negli Urali, in Tagikistan e nel Caucaso), negli Stati Uniti (Idaho, Texas, Wyoming, Nevada), in Australia, in Cina, in Canada e persino in Giappone, a indicare che era diffuso in tutti gli oceani del mondo. La prima descrizione scientifica risale al 1899 ad opera del paleontologo russo Alexander Petrovich Karpinsky, che rimase sconcertato di fronte a uno strano fossile a forma di spirale composta da decine di denti triangolari e seghettati. Per decenni, nessuno capiva a quale animale appartenesse quella “spirale dentata”. Le ipotesi più fantasiose si susseguirono: c’era chi la interpretava come un corno di ammonite (un mollusco cefalopode), chi come un rostro di pesce sega (come il moderno pesce sega), chi come un tentacolo arrotolato di un calamaro gigante, chi addirittura come una pinna dorsale modificata. La soluzione arrivò solo nel 1950, quando grazie a nuovi fossili più completi (inclusi alcuni con impronte della cartilagine del cranio), i paleontologi compresero che la spirale era in realtà un’incredibile batteria di denti situata all’interno della mandibola inferiore. Tuttavia, per quasi settant’anni rimase il dubbio su come funzionasse quella struttura: i denti della spirale erano disposti in modo tale che i più vecchi e piccoli stavano al centro della spirale, mentre i più giovani e grandi all’esterno, ma la spirale non poteva ruotare come una ruota perché era fissa. Nel 2013, un team internazionale guidato dal paleontologo Leif Tapanila (Idaho Museum of Natural History) ha usato la tomografia computerizzata (CT scan) su un fossile eccezionalmente conservato dell’Idaho (USA), ricostruendo in 3D l’intero cranio. La sorpresa fu enorme: la spirale non era una sega esterna, ma un “rotore” di denti posizionato al centro della bocca, proprio sulla sinfisi mandibolare (l’attaccatura delle due metà della mascella inferiore). I denti erano disposti a forma di spirale logaritmica (simile a quella di una conchiglia di nautilo), con le punte rivolte verso l’interno della gola. La mandibola inferiore era più corta di quella superiore, e la spirale sporgeva verso l’alto, incastrandosi in una scanalatura del palato. Quando Helicoprion chiudeva la bocca, i denti della spirale ruotavano (in senso meccanico, non rotatorio attivo) tagliando e sminuzzando le prede come una sega circolare, trascinandole verso l’esofago. Questo meccanismo è unico nella storia della vita animale: non esiste alcun pesce vivente o estinto con una struttura dentale simile.

Una sega da 25 centimetri in una bocca di 7 metri
Le dimensioni di Helicoprion erano imponenti. Dalla ricostruzione dei fossili, la lunghezza totale dell’animale variava tra i 5 e i 7,5 metri (le specie più grandi, come Helicoprion bessonovi, raggiungevano i 10 metri secondo alcune stime). La spirale dentata (chiamata “whorl”) poteva avere un diametro compreso tra 15 e 30 centimetri, con un numero di denti che andava da 15 a 150, a seconda dell’età e della specie. I denti singoli erano robusti, triangolari, con bordi seghettati (come quelli di uno squalo bianco) e lunghi fino a 5 centimetri. La crescita della spirale era continua: man mano che l’animale invecchiava, nuovi denti più grandi si formavano all’esterno della spirale, mentre i denti più vecchi e usurati venivano “spinti” verso il centro e infine riassorbiti o persi. È un meccanismo simile a quello dei denti degli elefanti o dei roditori, ma applicato a una spirale. La dentatura di Helicoprion era composta esclusivamente da questa spirale: non aveva denti sulla mascella superiore, tranne forse piccoli dentelli laterali (non ancora confermati). La mascella superiore aveva invece una sorta di “incudine” cartilaginea contro cui la spirale tagliava. La preda preferita di Helicoprion era probabilmente costituita da cefalopodi (ammoniti e nautiloidi), piccoli pesci ossei e forse anche crostacei. Il metodo di caccia è ancora dibattuto: alcuni paleontologi pensano che Helicoprion nuotasse a bocca aperta, catturando le prede e poi schiacciandole con la spirale; altri propongono un attacco “a falciata”, in cui l’animale colpiva lateralmente le prede con la spirale sporgente; altri ancora ipotizzano che usasse la spirale per frantumare conchiglie di ammoniti, dato che molti fossili di ammonite del Permiano mostrano segni di frattura compatibili con i denti di Helicoprion. Un recente studio biomeccanico del 2020 (pubblicato su “Journal of Vertebrate Paleontology”) ha simulato al computer la dinamica del morso di Helicoprion: i risultati mostrano che la spirale generava una forza di taglio distribuita uniformemente, in grado di perforare sia tessuti molli che gusci duri. La forma a spirale, inoltre, impediva alla preda di divincolarsi: ogni movimento della preda faceva sì che i denti si conficcassero più a fondo, come una trappola a rilascio. Lo studio ha anche dimostrato che Helicoprion non poteva aprire la bocca più di 30-40 gradi, perché la spirale urtava il palato. Quindi non era un “inghiottitore” di grosse prede, ma un “tritatutto” di piccole e medie. L’assenza di denti sulla mascella superiore e la posizione arretrata della spirale suggeriscono che Helicoprion avesse anche una lingua muscolosa e ruvida (simile a quella dei pesci moderni come la lampreda) per aiutare a spingere il cibo verso la gola.

Parenti, estinzione e l’enigma della cartilagine
Helicoprion non era uno squalo vero e proprio, anche se spesso viene chiamato “buzzsaw shark” (squalo sega) nei media. Gli squali veri (Selachimorpha) appartengono a un gruppo diverso. Helicoprion faceva parte dei Eugeneodontida, un ordine di pesci cartilaginei estinti che comprendeva anche forme bizzarre come Edestus (con una sorta di cesoia dentata) e Caseodus. I loro parenti viventi più prossimi sono le chimere (Holocephali), cioè i “pesci fantasma” o “pesci topo” che vivono negli abissi oceanici. Le chimere hanno denti a forma di piastre per frantumare i crostacei, e una struttura cranica simile a Helicoprion. Tuttavia, Helicoprion era molto più grande e aggressivo. I Eugeneodontida apparvero nel Carbonifero superiore (circa 310 milioni di anni fa) e si estinsero alla fine del Triassico (circa 200 milioni di anni fa), dopo aver attraversato l’estinzione di massa del Permiano-Triassico (252 milioni di anni fa), la più catastrofica della storia della Terra (uccise il 96% delle specie marine). Helicoprion, incredibilmente, sopravvisse a quella estinzione e prosperò nel Triassico inferiore, prima di scomparire definitivamente. Le cause della sua estinzione non sono chiare, ma probabilmente furono legate alla competizione con nuovi predatori (come i primi grandi rettili marini, gli ittiosauri e i notosauri) e ai cambiamenti climatici (il Triassico medio vide un riscaldamento globale e una riduzione delle piattaforme continentali ricche di cefalopodi). Uno dei problemi nello studio di Helicoprion è che il suo scheletro era cartilagineo, non osseo. La cartilagine si fossilizza molto raramente, a meno che non si verifichino condizioni eccezionali di mineralizzazione rapida (ad esempio, sepoltura in sedimenti anossici o ricchi di fosfati). Ecco perché la maggior parte dei fossili di Helicoprion sono proprio le spirali dentate (composte da dentina e smalto, molto più resistenti) e frammenti di cartilagine calcarea. La ricostruzione dell’aspetto esterno è quindi ipotetica: si pensa avesse un corpo affusolato, simile a un grosso squalo o a un tonno, con due pinne pettorali grandi, una pinna dorsale triangolare, una pinna anale e una coda eterocerca (lobo superiore più lungo). La pelle era probabilmente ricoperta di dentelli dermici (piccole scaglie simili a denti) che le davano una consistenza ruvida, come gli squali moderni. Non aveva vescica natatoria, quindi doveva nuotare continuamente per non affondare. Gli occhi erano posizionati lateralmente e di medie dimensioni, adatti a una visione panoramica. Il nome “Helicoprion” fu coniato da Karpinsky nel 1899 dal greco “helix” (spirale) e “prion” (sega). Oggi sono riconosciute almeno 7 specie valide, di cui Helicoprion bessonovi (la più grande, dai monti Urali) è la più studiata. Il Museo di Storia Naturale dell’Idaho (USA) ha il fossile più completo al mondo, soprannominato “The Idaho Whorl”, visibile in una teca interattiva. Nonostante la sua bizzarria, Helicoprion è diventato una star della paleontologia popolare, comparendo in documentari (come “Prehistoric Predators” del National Geographic), videogiochi (ARK: Survival Evolved) e persino francobolli (la Russia ne emise uno nel 2001). Helicoprion ci ricorda che l’evoluzione a volte prende direzioni incredibili, sperimentando soluzioni anatomiche che sembrano impossibili. La sua spirale dentata, unica nella storia naturale, è la testimonianza di un mondo perduto dove i predatori tagliavano le prede con una sega circolare incorporata.

 

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