El misterio de los foraminíferos que invierten su enrollamiento podría ocultar un proceso evolutivo que rara vez se observa y que se desarrolla a escala planetaria.

Un artículo de Fanni Daniella Szakál . Historia original reimpresa con permiso de Quanta Magazine, una publicación editorialmente independiente respaldada por la Fundación Simons.

foraminíferos

Ada Zejun Shen / Quanta Magazine

Durante miles y, en ocasiones, millones de años, el plancton marino de todo el mundo construyó sus conchas espirales en un mismo sentido. Después, de repente, las espirales cambiaron de sentido al mismo tiempo y en todas partes, para volver a cambiar más tarde.

Estos microorganismos son un tipo de foraminíferos, o simplemente forams. Se encuentran en todos los océanos, desde los trópicos hasta las altas latitudes, y se cuentan entre los organismos eucariotas más abundantes de la Tierra. Estos protistas unicelulares secretan una concha dura perforada por numerosos pequeños orificios; la mayoría de las especies vive en el fondo marino, mientras que algunas son planctónicas y quedan a merced de las corrientes. Cuando mueren, sus conchas cubren el fondo marino de todo el mundo y forman un archivo natural de la historia de la Tierra que se remonta unos 560 millones de años.

Al estudiar la composición de las especies o medir isótopos o elementos traza, los científicos utilizan las conchas de foraminíferos acumuladas para reconstruir los climas y las condiciones oceánicas del pasado. Con el paso de los años, han observado un fenómeno extraño. Entre los numerosos foraminíferos planctónicos que poseen conchas enrolladas semejantes a las de un caracol, algunas especies muestran una marcada preferencia por un sentido de la espiral (izquierdo o derecho) frente al otro, de modo que hasta el 97 % de los individuos de una especie se enrollan en el mismo sentido. Y, a veces, un nuevo sentido de enrollamiento pasa a predominar aparentemente en todos los océanos a la vez en el registro fósil. Desde que se observó esta curiosidad en la década de 1950, los científicos han intentado averiguar qué podría hacer que el sentido del enrollamiento de las conchas cambiara al unísono en miles de billones de microorganismos.

Recientemente, los micropaleontólogos integraron y sintetizaron datos sobre el sentido del enrollamiento de las conchas, o quiralidad, de varias especies a partir de estudios de foraminíferos que se remontan hasta 56 millones de años. Algunos investigadores plantearon que las inversiones del enrollamiento de las conchas estaban relacionadas con cambios de temperatura u otros factores climáticos. Sin embargo, el nuevo estudio plantea como hipótesis que el sentido del enrollamiento no es en sí mismo una respuesta adaptativa, sino un marcador accidental de un acontecimiento evolutivo importante que comienza en una pequeña subpoblación y después se extiende por vastas cuencas oceánicas.

Estos fósiles del foraminífero extinto Globorotalia limbata, que vivió hace entre 11 y 2 millones de años, ilustran la quiralidad dextrógira y levógira en el enrollamiento de la concha. Imagen: David King

«Probablemente sea una de las primeras veces que personas que normalmente trabajan más en bioestratigrafía (básicamente, en investigación del tiempo profundo) sobre foraminíferos se plantean una cuestión así», afirma Julie Meilland, investigadora del Cerege, un instituto de investigación de Francia que no participó en el estudio. Además de datos sobre el sentido del enrollamiento de varias especies que se remontan a millones de años, el estudio incorpora conocimientos de la genética y la biología de los foraminíferos actuales. «Ha sido muy refrescante ver cómo se conectan estos mundos, porque muy a menudo quienes hacen más investigación moderna no necesariamente establecen contacto con quienes trabajan sobre el tiempo profundo», añade Meilland.

El trabajo ofrece una nueva perspectiva sobre un misterio que dura décadas y una rara visión de un proceso poco conocido que permite que nuevos caracteres se extiendan por poblaciones grandes.

Una hipótesis retorcida

El fenómeno de los foraminíferos que invierten su enrollamiento se describió por primera vez a principios de la década de 1950, cuando los avances en las técnicas de extracción de testigos del fondo marino permitieron a los investigadores analizar las capas acumuladas de conchas. El micropaleontólogo suizo Hans Bolli fue el primero en señalar que, entre los foraminíferos con conchas enrolladas, varias especies presentaban una preferencia direccional y que, en ocasiones, esta preferencia cambiaba con el tiempo.

La explicación de este curioso fenómeno llegó con un estudio fundamental de 1959, en el que el geólogo marino David Ericson, especialista en testigos de sondeo de la Universidad de Columbia, en el Lamont Geological Observatory (actualmente Lamont-Doherty Earth Observatory), examinó cientos de conchas enrolladas de la especie Neogloboquadrina pachyderma recogidas en el Atlántico Norte. Ericson observó que, en climas fríos durante las glaciaciones, las conchas tendían a enrollarse hacia la izquierda, mientras que durante los periodos más cálidos lo hacían hacia la derecha.

No estaba seguro de por qué el sentido del enrollamiento debía estar relacionado con el clima, pero planteó que la temperatura era el factor determinante en esta especie. Sin embargo, a medida que se recuperaron más testigos en todo el mundo y avanzaron los estudios genéticos, la hipótesis de la temperatura dejó de sostenerse.

Kate Darling, profesora honoraria de la Universidad de Stirling, ha estudiado la genética y la evolución de los foraminíferos durante décadas. «Ese cambio de orientación, en mi opinión, significa que han dado lugar a nuevas especies», afirma. Foto: Cortesía de Ian Darling

En 2006, Kate Darling, actualmente profesora honoraria de la Universidad de Stirling, publicó un trabajo genético que demostraba que las variantes de N. pachyderma son, en realidad, dos especies distintas, cada una con su propio sentido de enrollamiento. Después, en 2013, la paleobióloga evolutiva Yurika Ujiié, actualmente profesora de la Universidad de Kochi, en Japón, descubrió que la quiralidad de las conchas en distintas especies de foraminíferos, recogidas en varios océanos, no se correspondía con la temperatura.

Cada estudio refutaba la hipótesis de Ericson de una manera diferente. Además, a muchos investigadores les resultaba difícil imaginar qué ventaja podía ofrecer el sentido del enrollamiento a un organismo unicelular sin una lateralidad evidente. Medio siglo después de la observación inicial de Ericson, el factor impulsor de las inversiones volvía a ser un misterio.

No tardaría en despertar el interés de otra investigadora. Bridget Wade, micropaleontóloga del University College London, llevaba décadas estudiando testigos de sedimentos cuando su equipo observó un patrón curioso. Varias especies de foraminíferos parecían invertir el sentido de sus conchas aproximadamente al mismo tiempo en distintas latitudes de los océanos Atlántico, Índico y Pacífico. En una especie, las inversiones parecían casi instantáneas tanto en los trópicos como en latitudes más altas. Esta evidencia de que el fenómeno se extendía mucho más allá de una sola cuenca oceánica sugería que estaba actuando un proceso global en el que intervenía algo más que la temperatura.

Para saciar su curiosidad, el equipo de Wade sintetizó datos de cinco décadas de estudios y analizó los cambios en los patrones de enrollamiento de varias especies de foraminíferos planctónicos de los últimos 56 millones de años. Para cada especie, encontraron evidencias de inversiones en múltiples cuencas oceánicas y cinturones climáticos. Paragloborotalia siakensis pasó de un enrollamiento mixto a un enrollamiento sinistral hace 15 millones de años. Globorotalia scitula invirtió el sentido dos veces: pasó de mixto a sinistral hace 15 millones de años y después a dextral hace 10 millones de años. «Resulta realmente desconcertante que una especie pueda existir durante millones de años enrollándose de una manera y después invertir de repente el sentido, sin ninguna razón aparente», escriben los autores.

Bridget Wade, micropaleontóloga del University College de Londres, señala una especie de foraminífero que describió en el Museo Nacional de Historia Natural del Smithsonian. Foto: Cortesía de Bridget Wade

Pulleniatina obliquiloculata fue un ejemplo especialmente útil, afirma Wade: posee un registro fósil excepcionalmente detallado, sigue viviendo en la actualidad y está presente en los océanos tropicales de todo el mundo. Durante los últimos 860.000 años, su concha se ha enrollado casi exclusivamente hacia la derecha. Pero antes de ese periodo atravesó una sucesión de rápidas inversiones del enrollamiento que se produjeron a escala mundial cada pocos miles de años.

Los cambios eran demasiado repentinos y generalizados para explicarlos mediante una evolución gradual. «Fue toda una sorpresa porque, si se tratara de un acontecimiento local, sería más fácil pensar en un entorno local cambiante», afirma Wade. El hecho de que estuviera ocurriendo en todas partes apuntaba a que intervenía un proceso diferente.

Un significado críptico

¿Qué podría explicar la expansión mundial de un cambio de quiralidad? Wade sabía que, pese a su aparente uniformidad, los océanos esconden numerosos hábitats distintos que difieren en temperatura, corrientes, luz ultravioleta, composición química y oxígeno. Del mismo modo, una población aparentemente global de una especie de foraminíferos puede ocultar especies crípticas. Los estudios genéticos han revelado que, a menudo, lo que se consideraba una sola especie basándose en la forma de las conchas (incluido el sentido del enrollamiento) era, en realidad, más de una especie.

¿Y si, planteó su equipo como hipótesis, una de estas especies crípticas hubiera desarrollado alguna ventaja adaptativa de amplio alcance? Esta especie críptica podría extenderse por todo el planeta, transportada por las corrientes oceánicas y favorecida por su propio éxito, en un gigantesco barrido poblacional, y hacer que un único sentido de enrollamiento pasara a predominar en el proceso, preservando así el acontecimiento en el registro fósil.

A diferencia de las especies con concha que nos resultan más familiares, los foraminíferos no viven totalmente dentro de su concha. La concha perforada se sitúa bajo la membrana celular y queda envuelta por un protoplasma de consistencia gelatinosa. Todos los ejemplares aquí mostrados miden menos de 1 milímetro. Fuente: Takagi, H. et al (2019) Biogeosciences doi: 10.5194/bg-16-3377-2019

«En mi opinión, las inversiones significan que han experimentado especiación», afirma Darling, que no participó en el estudio de Wade.

Tanto si los foraminíferos que invirtieron el sentido son una especie nueva como si son una variante genética, tendrían que presentar una ventaja significativa frente a otros foraminíferos para extenderse por todo el mundo. «Es un poco como lo que ocurrió con las variantes de la COVID-19, que se hicieron muy abundantes en un lugar», explica Wade, «y luego tuvieron una ligera ventaja de aptitud biológica frente a otra variante genética» y se propagaron rápidamente hasta convertirse en la cepa dominante en prácticamente todos los países de la Tierra.

Sin embargo, Ujiié advierte contra la suposición de que exista una relación sencilla entre la identidad genética de una especie y la quiralidad de su concha. «El sentido del enrollamiento parece tener una base genética», afirma, «pero eso no significa necesariamente que los individuos dextrales [de enrollamiento hacia la derecha] y sinistrales [de enrollamiento hacia la izquierda] representen poblaciones genéticamente distintas».

Todavía no está claro por qué una población entera se enrollaría del mismo modo en primer lugar; esto solo ocurre en un subconjunto de especies de foraminíferos planctónicos con conchas enrolladas. En otras especies, las conchas se enrollan en ambos sentidos en una proporción aproximadamente de 50-50. Entonces, ¿por qué algunas presentan un marcado sesgo de quiralidad? En lo único que parecen coincidir los científicos es en que todavía no lo saben.

Meilland, que estudia la reproducción de foraminíferos en cultivos vivos, ha observado que las proporciones de los distintos sentidos de enrollamiento en sus cultivos no coinciden necesariamente con lo que cabría esperar encontrar en la naturaleza a partir de los estudios fósiles. Considera que los factores que determinan el sentido del enrollamiento podrían ser bastante complejos. «Creo que podría haber algo relacionado con los genes, con la recombinación, con su intento de evolucionar, con el entorno y también con la suerte y con la vida, sin más», afirma.

Aunque la casi sincronía de las inversiones de los foraminíferos en todo el mundo pueda parecer desconcertante, Darling y Ujiié señalan que lo que aparece como instantáneo en el registro fósil podría desarrollarse durante 1.000 años o más en tiempo real. Durante ese periodo, las aguas oceánicas circulan alrededor de todo el planeta. Las masas de agua también cambian y se desplazan, lo que podría acelerar la propagación de una nueva variante.

Es posible que los caracteres o las especies de otros organismos marinos también puedan extenderse por todo el planeta de esta manera. Pero sería difícil observarlo sin un marcador fósil claro, como la quiralidad de las conchas de los foraminíferos. Estas inversiones del enrollamiento constituyen, por tanto, una rara ventana a la manera en que los procesos evolutivos pueden desarrollarse a escala mundial.

El artículo original, Why Do These Fossil Shells Flip Their Spirals Every Few Millennia?, se publicó el 11 de septiembre de 2026 en Quanta Magazine. Cuaderno de Cultura Científica tiene un acuerdo de distribución en castellano con Quanta Magazine.

Traducido por César Tomé López

El artículo ¿Por qué estas conchas fósiles invierten el sentido de su espiral cada pocos milenios? se ha escrito en Cuaderno de Cultura Científica.