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Dec 07, 2023

Controllo cristallografico della fabbricazione di un microornamento estremamente sofisticato della superficie della conchiglia nella capesante di vetro Catillopecten

Scientific Reports volume 12,

Rapporti scientifici volume 12, numero articolo: 11510 (2022) Citare questo articolo

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Il microornamento della superficie esterna delle capesante di vetro Catillopecten natalyae e malyutinae è costituito da proiezioni spinose calcitiche costituite da un fusto che successivamente si divide in tre rami equidistanti ed inclinati (qui chiamati antenne). C. natalyae contiene antenne più grandi e più piccole, mentre C. malyutinae secrete solo antenne del secondo tipo. Una caratteristica notevole è che le antenne all'interno di ciascun tipo sono abbastanza simili per dimensioni e forma e altamente co-orientate, costituendo così un microornamento molto sofisticato. Dimostriamo che le antenne sono cristalli singoli la cui morfologia è fortemente controllata dalla cristallografia, con lo stelo parallelo all'asse c della calcite e i rami che si estendono lungo i bordi del romboedro di calcite {104}. Crescono epitassialmente sui prismi foliati dello strato esterno del guscio. Il coorientamento dei prismi spiega quello delle antenne. Abbiamo sviluppato un modello in cui ogni antenna cresce all'interno di una sacca periostracale. Quando questa sacca raggiunge il margine di crescita, il mantello inizia la produzione dell'antenna. Tuttavia l'accrescimento successivo dell'antenna è remoto, cioè lontano dal contatto con il mantello. Mostriamo come un microornamento così sofisticato abbia una morfologia e un coorientamento determinati dalla crescita dei cristalli.

Il modo in cui i molluschi bivalvi secernono i loro gusci è stato un argomento di intenso interesse1,2,3,4. Questa ricerca ha rivelato un processo universale in base al quale la costruzione del guscio segue una serie di fasi consecutive: (1) secrezione di un foglio di periostraco in gran parte organico all'interno del solco periostracale2,3,4,5,6,7, che (2) viene estruso, scorrimento lungo la faccia interna della piega più esterna del mantello, la piega del mantello esterno (OMF); (3) il periostraco curva all'estremità distale dell'OMF e (4) la secrezione degli strati minerali del guscio inizia al di sotto3. Sebbene i dati siano limitati, la superficie di crescita della conchiglia sembra essere in stretto contatto con la superficie esterna dell'OMF, lasciando uno spazio extrapalliale trascurabilmente sottile nel mezzo nei taxa indagati8,9,10. Alcuni bivalvi, tuttavia, modificano questo modello di base in modo che la mineralizzazione inizi all'interno del periostraco prima che inizi a formarsi un guscio continuo. Questa mineralizzazione intraperiostracale è stata finora descritta in una serie di taxa e mostra una varietà di forme, ad esempio punte o placche negli anomalodesmatani, gastrochenidi e trigoniidi10,11,12, aghi nei veneridi13 o granuli in alcuni mitilidi14 che sporgono sopra la valva superficie come parte di un ornamento di conchiglia. Nonostante questa diversità, queste crescite intraperiostracali hanno morfologie relativamente semplici, sembrano tutte composte da aragonite e hanno inizio nello strato traslucido più interno del periostraco10,11,12. Mentre in alcuni, ad esempio, i granuli nei mitilidi14 e gli aghi nei veneridi13, le mineralizzazioni intraperiostracali sono completamente separate dal corpo principale del guscio calcificato, nella maggior parte dei casi studiati sono completamente continue con esso10,11,12.

Questo articolo indaga l’intrigante caso del microornamento superficiale di due specie del propeamussiide Catillopecten, C. malyutinae Kamenev, 2017, e, in particolare, C. natalyae Kamenev, 2017, recentemente descritta da Kamenev15 dalla pianura abissale del Pacifico nordoccidentale. I Propeamussidae, colloquialmente conosciuti come capesante di vetro, vivono spesso a profondità batiale e abissali e, di conseguenza, nonostante il numero dei taxa, gli aspetti della loro biologia non sono ben conosciuti. Tutti sanno nuotare16 e alcune specie sono note per essere carnivore17,18,19. A differenza della maggior parte dei membri dei Propeamussiidae che generalmente hanno gusci lisci, le superfici delle valvole destra e sinistra di C. natalyae e C. malyutinae sono costellate di minuti elementi di forma complessa di forma regolare costituiti da uno stelo verticale che si triforca in tre elementi ad angolo uguale rami (Fig. 1). D'ora in poi le chiameremo antenne per la loro somiglianza superficiale con le antenne televisive o radiofoniche. Sembrano rappresentare il massimo della raffinatezza morfologica in termini di ornamento delle conchiglie. Nella descrizione originale15, queste strutture erano chiamate sete periostracali. Tuttavia queste antenne dalla marcata morfologia geometrica che richiama il 'disegno' cristallografico e il loro schema di rottura appaiono mineralizzate. Hanno una forma molto più sofisticata di qualsiasi altra struttura intraperiostracale descritta fino ad oggi, o addirittura di qualsiasi microornamento esterno in generale, ed è intrigante come possano raggiungere forme geometriche così intricate apparentemente lontane dal contatto con il mantello.