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Dec 07, 2023

Control cristalográfico de la fabricación de un microornamento de superficie de concha extremadamente sofisticado en la vieira de vidrio Catillopecten

Informes científicos volumen 12,

Scientific Reports volumen 12, Número de artículo: 11510 (2022) Citar este artículo

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Detalles de métricas

El microornamento de la superficie externa de las vieiras Catillopecten natalyae y malyutinae está formado por proyecciones espinosas calcíticas que consisten en un tallo que luego se divide en tres ramas igualmente espaciadas e inclinadas (aquí llamadas antenas). C. natalyae contiene antenas más grandes y más pequeñas, mientras que C. malyutinae solo secreta antenas del segundo tipo. Una característica notable es que las antenas dentro de cada tipo son bastante similares en tamaño y forma y muy coorientadas, lo que constituye un microornamento muy sofisticado. Demostramos que las antenas son monocristales cuya morfología está fuertemente controlada por la cristalografía, con el tallo paralelo al eje c de la calcita y las ramas extendiéndose a lo largo de los bordes del {104} romboedro de calcita. Crecen epitaxialmente sobre los prismas foliados de la capa exterior de la cubierta. La coorientación de los prismas explica la de las antenas. Hemos desarrollado un modelo en el que cada antena crece dentro de una bolsa periostracal. Cuando esta bolsa alcanza el margen de crecimiento, el manto inicia la producción de la antena. Sin embargo, el crecimiento posterior de la antena es remoto, es decir, lejos del contacto con el manto. Mostramos cómo un microornamento tan extremadamente sofisticado tiene una morfología y una orientación conjunta que están determinadas por el crecimiento del cristal.

La forma en que los moluscos bivalvos secretan sus conchas ha sido un tema de intenso interés1,2,3,4. Esta investigación ha revelado un proceso universal mediante el cual la construcción de la cubierta sigue una serie de etapas consecutivas: (1) secreción de una lámina de periostraco mayoritariamente orgánico dentro del surco periostracal2,3,4,5,6,7, que (2) se extruye, deslizándose por la cara interna del pliegue más externo del manto, el pliegue del manto externo (OMF); (3) el periostraco se curva hacia atrás en el extremo distal del OMF y (4) la secreción de las capas de la cubierta mineral comienza debajo3. Aunque los datos son limitados, la superficie de crecimiento de la concha parece estar en estrecho contacto con la superficie externa del OMF, dejando un espacio extrapaleal insignificantemente delgado entre los taxones investigados8,9,10. Algunos bivalvos, sin embargo, modifican este modelo básico para que la mineralización se inicie dentro del periostracum antes de que comience a formarse una concha continua. Esta mineralización intraperiostracal ha sido descrita hasta ahora en una variedad de taxones y muestra una variedad de formas, por ejemplo, espigas o placas en anomalodesmatans, gastrochaenids y trigonids10,11,12, acículas en venerids13 o gránulos en ciertos mitílidos14 que se proyectan por encima de la válvula. superficie como parte de un adorno de concha. A pesar de esta diversidad, estos crecimientos intraperiostracales tienen morfologías relativamente simples, todos parecen estar compuestos de aragonito y se inician en la capa translúcida más interna del periostracum10,11,12. Mientras que en algunos, por ejemplo, los gránulos de las mitilidas14 y las agujas de las venéridas13, las mineralizaciones intraperiostracales están completamente separadas del cuerpo principal de la concha calcificada, en la mayoría de los casos estudiados son completamente continuos con ella10,11,12.

Este artículo investiga el intrigante caso del microornamento superficial de dos especies del propeamussiid Catillopecten, C. malyutinae Kamenev, 2017, y, especialmente, C. natalyae Kamenev, 2017, descritas recientemente por Kamenev15 de la llanura abisal del Pacífico NO. Los Propeamussidae, conocidos coloquialmente como vieiras de cristal, suelen vivir en profundidades batiales y abisales y, en consecuencia, a pesar de la cantidad de taxones, algunos aspectos de su biología no son bien conocidos. Todos tienen la capacidad de nadar16 y se sabe que varias especies son carnívoras17,18,19. A diferencia de la mayoría de los miembros de Propeamussiidae que generalmente tienen caparazones lisos, las superficies de las valvas derecha e izquierda de C. natalyae y C. malyutinae están salpicadas de diminutos elementos intrincados de forma regular que consisten en un tallo vertical que se trifurca en tres de igual ángulo. ramas (Fig. 1). En adelante las llamaremos antenas por su similitud superficial con las antenas de televisión o radio. Parecen representar el colmo de la sofisticación morfológica en términos de ornamento de concha. En la descripción original15, estas estructuras se denominaron setas periostracales. Sin embargo, estas antenas con su marcada morfología geométrica que recuerda el 'diseño' cristalográfico y su patrón de rotura parecen estar mineralizadas. Tienen una forma mucho más sofisticada que cualquier otra estructura intraperiostracal descrita hasta la fecha, o incluso cualquier microornamento externo en general, y es intrigante cómo pueden alcanzar formas geométricas tan intrincadas que parecen estar lejos del contacto con el manto.

Vista de la superficie de la concha de Catillopecten natalyae, decorada con antenas de bajo orden con su característica morfología de tres ramas que ocupan el área entre dos costillas. Las antenas están todas coorientadas y espaciadas casi uniformemente. Imagen SEM coloreada, donde a las diferentes estructuras (antenas de alto, bajo orden y depósitos secundarios) se les ha aplicado diferentes colores. Consulte también la figura complementaria S2.

Nuestro propósito aquí es (1) caracterizar completamente la morfología y cristalografía de las antenas, (2) dilucidar la relación con el resto del caparazón, (3) proponer un mecanismo para su formación.

En 15 se dan descripciones detalladas de la morfología general de ambas especies. Ambas son de tamaño pequeño, y los especímenes analizados aquí tienen menos de 8 mm de diámetro dorsoventral. Las valvas en sí son muy delgadas (alrededor de 10 a 20 μm) y translúcidas, y tienen la típica forma de D de las vieiras con aurículas relativamente grandes (Fig. S1 complementaria). Ambas especies tienen una muesca bisal prominente en la valva derecha.

Las antenas están presentes en ambas valvas aunque más desarrolladas en la valva izquierda que está más arriba en vida. En C. natalyae hay dos tipos diferentes de antenas, y solo uno en C. malyutinae. Los detalles se dan a continuación.

La ornamentación externa de C. natalyae consiste principalmente en costillas commarginales, que son continuas a lo largo del margen con un espacio de 40 a 150 μm, y están más separadas en la dirección de crecimiento máximo (Fig. 2a, b y Fig. S1a complementaria) . Las costillas commarginales anchas y de bajo relieve también están presentes en C. malyutinae (Fig. S1b complementaria). Además de las nervaduras, la superficie está salpicada de proyecciones en forma de antenas aproximadamente perpendiculares (Figs. 1 y 2b, c) que constituyen el tema principal de este estudio. En C. natalyae hay dos órdenes de antenas: (1) antenas grandes, que sobresalen de las costillas conmarginales y (2) antenas más pequeñas, en las áreas entre costillas que forman agregaciones densas de elementos más o menos coorientados (Figs. 1 y 2b). Las antenas más grandes no están presentes en C. malyutinae (Fig. 2c). Se describen en detalle a continuación.

Estructura de concha de Catillopecten. (a) Vista general de la superficie exterior de la concha de Catillopecten natalyae que muestra el ornamento de las costillas conmarginales y las antenas de primer y segundo orden. (b) Detalle de las antenas de primer orden de Catillopecten natalyae (rotas) que sobresalen de las costillas, y las antenas de segundo orden que pueblan el espacio entre costillas con una distribución cuasiperiódica. (c) Aspecto de las antenas de tamaño uniforme de Catillopecten malyutinae. (d) Primer plano y vista general (recuadro) de las capas prismáticas (pr) y foliadas (fol) de Catillopecten natalyae. También se aprecia el periostraco (p) que recubre los prismas y la membrana interprismática (mb). El juego de listones del lado izquierdo resulta del desmontaje de uno de los prismas. (e) Detalle del periostracum de Catillopecten natalyae. Se caracteriza por un adorno superficial de pequeños granos con contornos ligeramente cónicos (recuadro). (f), (g) Vista superficial de la capa prismática de Catillopecten natalyae. Tenga en cuenta los contornos adorales convexos de los prismas. Se indican los centros de crecimiento (cg) de algunos de ellos. (h) Vista de superficie de un área de Catillopecten natalyae donde los prismas han sido reemplazados por gránulos irregulares alargados en la dirección de crecimiento (algunos contornos se indican con flechas pequeñas). (i) Detalle de las membranas vacuoladas de Catillopecten natalyae delineando los prismas individuales. El periostracum (p) está en la parte superior. (j), (k) Dos secciones longitudinales de Catillopecten malyutinae con diferentes aumentos a lo largo de la concha. Los prismas están hechos exactamente del mismo material foliado que la capa foliada subyacente. Las rendijas negras corresponden a las posiciones de las membranas. Las flechas grandes en (a) a (c), (d) recuadro, (f) a (h), (j) y (k) indican la dirección de crecimiento del caparazón.

El caparazón de ambas especies está formado por un periostraco externo, sustentado por una capa prismática calcítica externa y una capa foliada interna (Fig. 2d). La última capa se extiende hasta la posición del miostraco. No tenemos datos sobre la distribución de más capas internas, pero Waller16 proporciona detalles para la familia en general.

Toda la superficie de la concha, incluidas las costillas y las antenas, está cubierta por el periostraco. Por lo general, está salpicado de granos circulares con radios de 50 a 60 nm y espaciados a ca. 150 nm. Son ligeramente más altas que anchas y parecen tener formas ligeramente cónicas (Fig. 2d, e). El aspecto del periostracum de C. malyutinae bajo el TEM se describe a continuación.

La capa prismática está hecha de prismas planos (4 a 5 µm de espesor) con anchos variables (15 a 30 µm) (Fig. 2d y recuadro, f, g, j). En las posiciones de las nervaduras, son particularmente anchas (hasta 60 µm) y largas (hasta 100 µm). Invariablemente tienen límites dorsales convexos y su relación con los vecinos adorales y adápicales es aleatoria, es decir, pueden estar alineados o desplazados en cualquier grado (Fig. 2f, g). Las líneas de crecimiento, cuando son observables, son paralelas al margen de la concha y corren ininterrumpidamente a través de los diferentes prismas (Fig. 2f, g). Cuando es visible, el centro de crecimiento de los prismas está marcado por líneas de crecimiento concéntricas ovaladas (marginalmente alargadas), que se inician cerca pero separadas del extremo apical (Fig. 2f, g). En algunas áreas de la superficie del caparazón, los contornos prismáticos no son visibles y son reemplazados por estructuras con formas y tamaños muy diferentes (1–10 µm en dimensión comarginal) generalmente alargadas radialmente (hasta varias decenas de µm) (Figs. 2h, y 3g, m). Los límites entre los prismas están marcados por delgadas membranas orgánicas que tienen una naturaleza vacuolar (Fig. 2d, i) y tienen solo unos pocos cientos de nanómetros de ancho (Fig. 2j, k). Tanto en fractura como en cortes, se observa que las capas prismáticas y las foliadas subyacentes están formadas por exactamente el mismo material: láminas de calcita muy delgadas (~ 150 nm), subhorizontales o en ángulo bajo con la superficie (Fig. 2j, k ). La única diferencia entre las capas prismática exterior y foliada interior está en las membranas orgánicas que delimitan los prismas que penetran unos 5–6 µm (Fig. 2d, i–k).

Morfología externa y distribución de antenas de primer y segundo orden de Catillopecten natalyae. (a)–(c) Antenas de primer orden extremadamente bien conservadas que muestran la disposición de picos distribuidos uniformemente a 120° (en vista superior), siguiendo una simetría triple. ( d ) Distribución de líneas de crecimiento (flechas pequeñas) cerca de la base de antenas rotas de primer orden. Algunas líneas de crecimiento se han delineado con líneas discontinuas. Tenga en cuenta los depósitos adicionales irregulares a los lados de las antenas. (e) Detalle de la base de una antena de primer orden rodeada de depósitos secundarios. Las líneas de crecimiento también son visibles en la antena. (f) Vista general de dos costillas y el espacio entre costillas, junto con las antenas de primer y segundo orden que las acompañan, respectivamente. Hay abundantes arrugas periostracales. (g) Vista oblicua de antenas de segundo orden. Algunas de ellas muestran depósitos secundarios en sus bases (flechas intermedias). Las flechas cortas y anchas indican ramas dobladas y las flechas delgadas señalan líneas de crecimiento. ( h ) Detalles de antenas de segundo orden que muestran fracturas uniformes uniformes en ángulos altos con respecto a los ejes de las ramas (recuadro). Tenga en cuenta las ramas duplicadas en la antena enmarcada. Las flechas indican como en g. (i), (j) Conjunto de antenas de segundo orden que muestran depósitos secundarios tanto en sus bases como en sus ramas (flechas intermedias). Tenga en cuenta las fracturas suaves en ángulos consistentes con las ramas en j (recuadro). (k), (l) Vistas superiores de grupos de antenas. Tenga en cuenta la coorientación estricta de las ramas cuando las antenas se asientan en el mismo prisma (los contornos del prisma se indican con líneas punteadas sueltas). La flecha corta y ancha en l indica una rama doblada. (m) Aéreo con depósitos secundarios bien definidos (flechas gruesas) y líneas de crecimiento (flechas delgadas y línea quebrada). La flecha corta y ancha apunta a una rama doblada. La superficie de la cáscara muestra contornos de granos alargados irregulares. ( n ) Detalle de una antena que muestra fracturas suaves en inclinaciones y orientaciones consistentes con respecto a los ejes de las ramas. (o) Detalles de la punta de una rama y la superficie de la cubierta subyacente (recuadro). Nótese la marcada diferencia en la densidad de las espinillas periostracales. Las flechas largas en (a) a (m) indican la dirección de crecimiento de la concha.

Las antenas de primer orden más grandes de C. natalyae están distribuidas de manera bastante uniforme a lo largo de las costillas conmarginales (cada 40–60 µm) (Figs. 2a, b y 3a–c). Son proyecciones espinosas y tienen secciones trirradiadas con las pestañas laterales a 120 ° entre sí (Figs. 1, 2b y 3a-g, y Fig. S2 complementaria). Existe un grado alto, aunque no estricto, de coorientación de las antenas de primer orden, ya que siempre hay una de las pestañas que apunta hacia el vértice de la carcasa (Figs. 1, 2b y 3a-f, y Suplementario Figura S2). En algunos casos de preservación excepcional, hay un par de puntas que divergen de cada pestaña, en un ángulo alto desde la elevación y formando 120 ° (en vista superior) con la pestaña (Fig. 3a-c). De esta manera, cada antena contiene idealmente tres pares de puntas paralelas en pares. Este proceso de ramificación puede ocurrir más de una vez a lo largo de la brida (Fig. 3a–c). Aunque es difícil estimar con precisión, algunas antenas completas de primer orden pueden alcanzar alrededor de 100 μm de altura (Figs. 2a y 3a-c). Los tallos de estas antenas muestran líneas de crecimiento estrechamente espaciadas aparentemente paralelas a la superficie de la concha (Fig. 3c-e). Cerca de la base, en dirección ventral, se sumergen hacia la superficie del caparazón y continúan hacia las líneas de crecimiento de la superficie del caparazón (Fig. 3d). Las nervaduras concéntricas consisten principalmente en elevaciones comarginales cubiertas entre las bases de antenas vecinas de primer orden (Figs. 1, 2b y 3e, f y Fig. S2 complementaria). Sus límites son fáciles de rastrear ya que sus superficies son muy irregulares y carecen de líneas de crecimiento, en contraste con las superficies de las antenas y de los prismas contiguos (Figs. 1 y 3d-f, y Fig. S2 complementaria). Son claramente depósitos secundarios formados por debajo del periostraco. Estos paños constituyen la mayor parte de las elevaciones de costillas concéntricas. De lo contrario, las nervaduras concéntricas consisten solo en ondulaciones relativamente poco profundas (Fig. 2f). En estos casos, se pueden observar arrugas llamativas en la superficie de la concha, claramente formadas en el periostracum (Fig. 2f, g).

Los espacios entre las costillas están tachonados con antenas mucho más pequeñas (15–20 μm de altura), de segundo orden (Figs. 1, 2a, b y 3g–m, y Figs. Suplementarias S2 y S3a). Se pueden asociar múltiples antenas con un solo prisma (Fig. 2g). Sus tallos son ligeramente cónicos, se reducen en anchura con la altura y se dividen en tres ramas en forma de espiga muy inclinadas espaciadas en ángulos iguales, similares a las de las antenas de primer orden, pero relativamente más largas en comparación con la altura reducida de las de segundo orden. solicite antenas (Figs. 1, 2b y 3g-m, y Figs. complementarias S2 y S3a). Las ramas son rectas, aunque pueden curvarse (Figs. 1 y 3g, h, l, m y Figs. complementarias S2 y S3a), a veces por interacción con las de antenas vecinas (Figs. 3g, h y Figura complementaria S3a). Pueden ocurrir ramas duplicadas o accesorias (Figs. 3h y Fig. S3a complementaria). Ocasionalmente, las bases de las antenas (Fig. 3g–i) y, más raramente, las ramas (Fig. 3h, i y recuadro, j, m), se refuerzan con depósitos subperiostracales con superficies irregulares, similares a los de las cortinas que se encuentran en la base de las antenas de primer orden. Las antenas de segundo orden también muestran una alta coorientación. Siempre hay una rama que apunta en la dirección de crecimiento, y el rango de dispersión dentro de los grupos suele ser inferior a 20 °, excepcionalmente hasta 40 ° (Figs. 1, 2b y 3g-l, y Figs. complementarias S2 y S3a ). Cuando dos o más antenas crecen a partir de un solo prisma, su orientación es idéntica (Fig. 3k, l). Su naturaleza delicada significa que las antenas se rompen con frecuencia en diferentes grados (p. ej., Figuras 1, 2f, g y 3g, h, j y la Figura complementaria S2). Las ramas a veces se rompen a lo largo de planos lisos con inclinaciones y orientaciones similares con respecto a sus ejes, en una simetría ternaria (Fig. 3h, j, n). El periostracum cubre la totalidad de las antenas, incluidas las puntas más distales (Fig. 3g-j, m-o y Fig. S3 complementaria). Las líneas de crecimiento muy tenues, más o menos paralelas a la superficie de la cubierta exterior, están impresas en los tallos, particularmente cerca de sus bases (Figs. 3g, h, m y Fig. S3a complementaria). Al igual que con las antenas de primer orden, las líneas de crecimiento se sumergen en la dirección de crecimiento para continuar en las líneas de crecimiento de la superficie de la concha. Como regla general, la densidad de los granos periostracales disminuye desde la superficie del caparazón hacia las puntas de las ramas (Figs. 3o y Fig. S3 complementaria). Las arrugas periostracales también pueden desarrollarse asociadas con sus bases (Figs. 1 y 3g, y Fig. S2 complementaria).

Las antenas de C. malyutinae son similares en tamaño a las del tipo de segundo orden de C. natalyae, se encuentran en ambas valvas y están dispuestas en filas antimarginales (Fig. 4). Están más fuertemente desarrollados en las aurículas15 (Fig. 4a-c). Se diferencian de los de C. natalyae por tener ramas más cortas y menos desarrolladas (Fig. 4d-f). Estos tienden a curvarse hacia arriba para volverse cada vez más (a veces estrictamente; Fig. 4d) paralelos al tallo. Como en C. natalyae, están coorientados, con una de las ramas apuntando en la dirección de crecimiento local (Fig. 4d-f). La escasez de material nos ha impedido hacer observaciones de superficie más detalladas.

Vistas superficiales y transversales de la concha y antenas de Catillopecten malyutinae. (a) Vista general de una válvula izquierda. (b), (c) Primeros planos progresivos de la zona posterior de a, mostrando la distribución de antenas. (d)–(f) Detalles de las antenas de las áreas de la concha anterior (d) y posterior (e), (f). Tenga en cuenta que siempre hay una rama que apunta en la dirección de crecimiento local. b, c y f son primeros planos de las áreas enmarcadas en (a), (b) y (e), respectivamente. Las flechas grandes en c a f indican la dirección de crecimiento local de la concha. (g)–(j) (g) es una vista general de una antena y su inserción dentro del caparazón, con indicación de los detalles que se muestran en (h) a (j) (fotogramas). (h) Detalle del contacto entre la capa foliada y el núcleo monocristalino masivo de la antena. Hay depósitos intermedios granulares (gr) y estratificados (ly). (i), (j) Partes media y superior de la antena, respectivamente. Tenga en cuenta los depósitos en capas (ly) que rodean el núcleo monocristalino masivo. (k)–(p) Detalles de otras antenas y sus contactos con la concha foliada. Hay líneas de crecimiento visibles (gl) en (k) a (o), depósitos en capas laterales (ly) en (k) a (m), y depósitos granulares (gr) en (l) a (n) y (p) . Estos se extienden sobre la superficie de la cubierta en (n) y (p). Las flechas en (g) a (p) indican la dirección de crecimiento de la cáscara en todos los casos. Las imágenes de (g) a (p) se han realizado utilizando el detector de retrodispersión SEM (CBS).

En sección, las antenas de C. malyutinae muestran un interior masivo que se conecta basalmente con las láminas de la capa exterior (Fig. 4g, h, k–p). Al contacto, las láminas aparecen muy perturbadas y tienden a rodear la base de las antenas (Fig. 4h, k-m). En algunos casos, se extienden a lo largo de los lados de la antena y forman una especie de costra (Fig. 4g, h, k–m), que eventualmente llega a la parte superior de la antena (Fig. 4g, i, j). Ocasionalmente, también se encuentran características granulares entre la base del interior masivo de la antena y la corteza laminada (Fig. 4g, h, l–n, p), y pueden extenderse sobre la superficie de la concha (Fig. 4n, p). El interior aéreo frecuentemente contiene una serie de líneas de crecimiento paralelas que aparecen en diferente contraste. Tienden a formar contornos angulares con el ápice hacia arriba (Fig. 4k–o) aunque con el crecimiento a veces se aplanan aproximadamente perpendiculares al eje aéreo (Fig. 4m recuadro, o).

Bajo el microscopio de fuerza atómica (AFM), las mismas secciones pulidas revelan que tanto la capa foliada (Fig. S4a complementaria) como las antenas (Fig. S4b complementaria) muestran la nanorrugosidad típica de los biominerales, con un tamaño de nanounidad similar.

La formación del periostracum se ha estudiado en un solo ejemplar de C. malyutinae, debido a la escasez de material, y la preservación no ideal ha limitado la precisión disponible. Hemos reconocido los tres lóbulos, externo, medio e interno, típicos del margen del manto de la mayoría de los bivalvos (Fig. 5a). El periostracum se extruye de una célula basal aparentemente binucleada ubicada en la base del surco periostracal, entre los pliegues del manto externo y medio (Fig. 5a, b). El periostraco aparece muy plegado a lo largo del surco periostracal (Fig. 5c-e). Los pliegues son de morfología irregular, pero la amplitud sigue siendo similar. En detalle, el periostraco es muy delgado (~ 30 nm en secciones TEM) y no cambia a lo largo del surco periostracal. Su cara exterior está adornada por pequeñas protuberancias similares a granos que, en la sección TEM, son más altas (70–80 nm) que más anchas (30–40 nm) y tienen contornos angulares (Fig. 5f). No hemos podido discernir ninguna estructura interna dentro del periostracum.

Formación del periostracum en Catillopecten malyutinae estudiada por microscopía óptica y electrónica (TEM). (a) Sección delgada de una muestra embebida en metacrilato. Los primeros planos corresponden a ambos márgenes del manto, con indicación de los pliegues del manto, periostracum y basocelular. (b) Vista general (imagen compuesta) del sistema de secreción periostracal. El periostraco se extruye a partir de una célula basal binucleada ubicada en el fondo del surco periostracal. Este se forma entre los pliegues del manto medio y exterior. La imagen TEM se explica en el esquema de la izquierda (la flecha curva indica la progresión del periostracum, hacia la superficie exterior del pliegue del manto exterior). (c)–(e) Detalles del periostracum muy plegado dentro del surco periostracal. (f) Vista de cerca del periostracum con granos que apuntan hacia el exterior con contornos puntiagudos. am músculo aductor, bc basocelular, imf, mmf, omf interno, medio, pliegue del manto externo, n núcleo, p periostracum, pa apego paleal, pg surco periostracal, capa s.

Todos los mapas de fase EBSD, tanto en las láminas preparadas por FIB-SEM como en las superficies de las conchas, indican que la única fase mineral presente es la calcita (Fig. S5 complementaria). Los tres mapas de orientación hechos en láminas preparadas con FIB-SEM revelan una estructura cristalográfica consistente y una orientación coherente de las antenas (Fig. 6). En todos los casos, la antena consiste en un solo cristal de calcita, con muy poca desorientación interna, como lo indican los colores consistentes en los mapas de orientación, el agrupamiento de máximos en las figuras polares y los altos valores de MUD (> 600) (Fig. 6a, b, d, e). En el único caso en el que también se cartografió el material foliado del prisma subyacente, hubo continuidad cristalográfica entre este y el aéreo, aunque la orientación de los listones cambia más profundamente dentro de la capa prismático-foliada (Fig. 6a). En los dos especímenes más completos, el tallo tiene una orientación cercana al eje c de la calcita (Fig. 6b, d). En todos los casos, el eje de la rama forma un ángulo alto con el eje c (estimado en 59, 58° y 62° en la Fig. 6b, d y e, respectivamente) y apunta en la dirección {104} caras, aunque con una inclinación menor a los 104 máximos (figuras polares en la Fig. 6b, d, e). En todos los casos, hay una buena coincidencia entre los ejes de elongación de las ramas y las direcciones < − 441>, es decir, los bordes del romboedro de calcita (los ángulos de desviación en cada caso se proporcionan en la Fig. 6). La constancia en la orientación tanto del tallo como de las ramas, dispuestas según la triple simetría de la calcita, aboga fuertemente por un control cristalográfico sobre la morfología de las antenas.

Cristalografía de las antenas de segundo orden y los prismas subyacentes de Catillopecten natalyae analizados por EBSD. (a) Mapa de orientación y figuras polares correspondientes de un material foliado aéreo y subyacente. (b) Subconjunto del mapa en (a), donde se ha seleccionado la orientación de la antena. Se muestra la red de celdas correspondiente. Nótese la continuidad con las láminas superiores de la capa foliada. Las cifras del polo inferior corresponden al subconjunto. Las cifras de los polos superiores contienen los datos sin procesar y las inferiores son diagramas de densidad. (c) Imagen STEM de la lamela preparada con FIB, donde se aprecia la extensión completa de la rama (eje indicado con flecha). (d) Mapa de orientación de un tallo y una rama completos. Se indican el eje principal de la rama, la red celular correspondiente y las figuras polares representativas. (e) Mapa de orientación de una rama incompleta. Se indican el eje principal de la rama, la red celular correspondiente y las figuras polares representativas. Las largas flechas blancas indican la dirección de crecimiento de la concha. El ángulo de desviación entre el eje de la rama y la posición de los − 441 polos se indica en (b), (d) y (e). Diagrama de clave de color (parte inferior derecha de la figura) válido para todos los mapas.

Los mapas realizados directamente en la superficie (Fig. S6 complementaria), a pesar de su calidad relativamente baja, revelaron una coorientación amplia y consistente de los prismas (valores MUD alrededor de 80), con el máximo 001 ligeramente desplazado en la dirección de crecimiento del caparazón, y uno de los 104 máximos alineados con esta misma dirección.

Las indexaciones TEM de la lámina preparada con FIB-SEM que se muestran en la Fig. 6d encajan con los datos de EBSD (Fig. S7a complementaria). La rama de la antena que apunta en la dirección de crecimiento también está orientada en la dirección del plano (104). Se encuentra una orientación similar en la capa de capa prismática foliada (Fig. S7b complementaria). Las hojas superpuestas presentan pequeñas desorientaciones.

Este estudio ha demostrado que las notables estructuras aéreas de dos especies de Catillopecten son estructuras intraperiostracales mineralizadas. Son las primeras estructuras de este tipo que se descubre que están hechas de calcita en lugar de aragonito y adoptan morfologías mucho más sofisticadas aparentemente bajo un estricto control determinado cristalográficamente.

Según los datos cristalográficos, las antenas son monocristales que se encuentran en plena continuidad cristalográfica con las láminas superiores de la capa prismática. Los altos valores de MUD obtenidos (Fig. 6) son típicos de cristales inorgánicos20, pero raros en cristales biogénicos (registrados solo en prismas miostracales aragoníticos21, y en los prismas columnares calcíticos de braquiópodos terebratúlidos22). Los ejes c de las antenas son aproximadamente paralelos al eje del vástago. Según las figuras de los polos, las ramas forman un ángulo alto (58–62°) con respecto al eje c. Las orientaciones de las ramas coinciden con las direcciones <− 441>, es decir, los bordes entre las caras del romboedro. En un romboedro de calcita teórico, estas direcciones están a 63,64° del eje c, que está muy cerca de los valores calculados (entre 58° y 62°). La diferencia de aproximadamente 4° entre las muestras analizadas (ver ángulo estimado entre el eje de la rama y el máximo de −441 en la Fig. 6b, d, e) no parece significativa en vista de los casos de torsión y flexión observados en las ramas (Figs. 1 y 3g, h, l, m y las figuras complementarias S2 y S3). Las direcciones <− 441> son las direcciones preferidas en la calcita porque son las cadenas de enlaces periódicos (PBC) más fuertes23,24, es decir, cadenas ininterrumpidas de enlaces fuertes formados en la red cristalina. En consecuencia, son los menos propensos a ser inhibidos por la presencia de biomoléculas en biocristales. En las antenas de primer orden, los bordes de las pestañas corresponderían a caras prismáticas muy estrechas del tipo {010}, capaces de crecer sin inhibiciones, al contrario que el resto de caras prismáticas. Cada brida contendría uno de los <− 441> PBC. Estas morfologías se asemejan a las de los cristales de calcita que crecen en presencia de proteínas altamente cargadas25. En la misma línea de argumentación, las superficies de fractura planas y lisas que se observan con frecuencia en las ramas de las antenas de segundo orden (Fig. 3h, j, n) pueden interpretarse como {104} caras romboédricas, que constituyen los planos de clivaje habituales en la calcita. Esto está respaldado por sus orientaciones persistentes y su suavidad. Con todo, está claro que la morfología de las antenas está determinada por la cristalografía. Nuestra interpretación de esto se muestra en la Fig. 7.

Modelo cristalográfico para las antenas de segundo orden de Catillopecten. El tallo coincide con el eje c (es decir, la línea que une los vértices superior e inferior del {104} romboedro de calcita, a la izquierda), mientras que las ramas están alineadas con las aristas del mismo romboedro (< − 441 > direcciones) . El boceto de la derecha muestra una antena de C. natalyae parcialmente encerrada dentro de un romboedro, en coincidencia cristalográfica aproximada. La flecha indica la dirección de crecimiento de la cáscara.

Los datos EBSD adquiridos en la superficie del caparazón muestran que los prismas foliados de la capa externa están coorientados, con el eje c (001 máximo) ligeramente inclinado en la dirección de crecimiento y una cara romboédrica (104 máximo) apuntando en el crecimiento dirección (Fig. S6 complementaria). Esta orientación coincide perfectamente con datos previos sobre la cristalografía de las microestructuras foliadas de los órdenes Pectinida y Ostreida26,27,28, lo que no es de extrañar ya que el material foliado forma la capa exterior de Catillopecten, y en Propeamussiidae en general, aunque hechas de listones particularmente delgados, deben clasificarse dentro de la misma microestructura29. Este material muestra un crecimiento preferencial a lo largo de una dirección que está en un ángulo bajo con el plano de los ejes a de la calcita, e intermedio entre dos ejes a. En consecuencia, el eje c está en un ángulo alto, aunque variable, con respecto a la dirección de crecimiento. Dado que los listones también tienden a hundirse en un ángulo bajo hacia el margen de crecimiento de la concha, existe una coorientación general del material foliado con respecto al margen de la concha. Por lo tanto, es comprensible que, a pesar de que los prismas de Catillopecten tienen orígenes independientes, sus láminas constituyentes se vuelven ampliamente coorientadas con respecto al margen de crecimiento de la concha. Dado que las antenas heredan sus orientaciones de los prismas foliados subyacentes (es decir, crecen epitaxialmente sobre los prismas), la orientación general de estos últimos debe dictar la de las antenas (Figs. 1, 2b, 3a–c, g–l y 4d– f, y las figuras complementarias S2 y S3). La estricta coorientación de las antenas colocadas en un solo prisma (Fig. 3k, l) también tiene sentido si cada prisma constituye una unidad cristalográfica.

Como en todos los bivalvos, la primera estructura de caparazón que se forma es el periostraco. Este se origina dentro del surco periostracal y se extruye hacia el borde de la OMF (Figs. 5 y 8a). En Catillopecten, en comparación con otros taxones previamente estudiados4, existe un notable alto grado de plegamiento del periostraco dentro del surco periostracal. En la punta del OMF, el periostraco se refleja y la secreción de la concha procede dentro del estrecho espacio entre el periostraco y la superficie exterior del OMF (el espacio extrapalial). Los centros de origen de los prismas se sitúan dorsalmente pero ligeramente desplazados del contacto con el vecino o vecinos dorsales (Fig. 2f, g), es decir, el prisma se inicia aislado de los prismas anteriores, aunque el contacto se establece muy poco tiempo después (Fig. 8b). Tras el contacto, los prims ya deben estar colocados sobre la superficie exterior del OMF, ya que ya forman una placa de cubierta continua no flexible (Fig. 8a).

Maqueta para la concha y producción aérea de Catillopecten. (a) Esquema general para la formación de la concha. El periostraco fuertemente plegado se secreta dentro del surco periostracal y se desliza a lo largo de la superficie interna del pliegue del manto externo. En la punta del pliegue del manto externo, el periostraco se refleja hacia el dorso y comienza la calcificación del caparazón, con la producción de la capa prismática externa. En dirección al dorso (a la izquierda) se producen en secuencia antenas en la parte superior de la concha, mientras que una capa puramente foliada se secreta debajo de la capa prismática. (b) Secuencia de eventos (de arriba hacia abajo) para la producción de prismas. Los prismas se inician separados unos de otros. Al encontrarse, se separan inicialmente por una membrana orgánica que luego desaparece en dirección al interior de la concha. (c) Etapas (del 1 al 5) en la formación de las antenas. (1) Deslizamiento de la bolsa periostracal a lo largo de la superficie del manto. (2) Llegada de la bolsa periostracal al frente de mineralización y formación del núcleo inicial de la antena por el manto. (3) Crecimiento en altura de la antena cuando el manto ha abandonado el sitio de producción de la antena. Todavía hay suministro de fluido extrapallial del manto en el pasaje entre la superficie de la concha y el periostracum. (4) El crecimiento aéreo está casi completo y la producción de depósitos laminados y granulares tiene lugar en los vacíos entre el periostraco y el núcleo monocristalino del aéreo. Por el contrario, el periostraco se estira en las partes más elevadas de las antenas, particularmente en las ramas. (5) Se completa el crecimiento de la parte aérea (puntas de las ramas), así como la producción de depósitos laminados y granulares. El periostracum se adhiere a la superficie de la antena.

La formación de prismas debe ser anterior a la de las antenas (p. ej., Figura 8b). Estos deben iniciarse tan pronto como el frente de mineralización alcanza su posición (Fig. 8c, etapas 1 y 2), como lo indica la falta de desviación de las líneas de crecimiento en la superficie del prisma cuando alcanzan el lado dorsal de las antenas (Figs. 2f , g y 3m). Las líneas de crecimiento observadas cerca de la base de las antenas (Figs. 3d, g, h, m y la Fig. S3a complementaria) indican que (1) la pendiente dorsal del tallo aéreo se inicia primero, (2) el margen de mineralización debe abandonar la posición de la antena cuando esta se encuentre en una etapa de crecimiento incipiente (Fig. 8c, etapas 2 y 3). La distribución de las líneas de crecimiento visibles en las superficies de los tallos (Figs. 3c–e, g, h, m y la Fig. S3a complementaria), demuestra que el crecimiento posterior de las antenas avanzó de manera constante desde la base del tallo hacia las puntas. de las ramas (Fig. 8c, etapas 3 y 4). En definitiva, el manto debe "sembrar la semilla" de cada antena, que luego crece aisladamente, en una especie de biomineralización a distancia. A pesar de ser productos remotos, las antenas muestran la nanorugosidad típica de los biominerales (Fig. S4 complementaria). Esta característica se ha interpretado como resultado de un proceso de unión de partículas30,31 o de cristalización a partir de un precursor amorfo32,33. Sea cual sea el proceso, la nanorugosidad resulta de la intervención de biomoléculas en el proceso de mineralización. El desarrollo de ramas triples después de que la antena adquiere cierta altura es particularmente atractivo. Esto podría deberse a una mayor inhibición del crecimiento en todas las direcciones excepto en las direcciones <− 441> debido a la materia orgánica.

Con respecto al crecimiento aéreo, existe la intrigante cuestión de que las antenas están completamente cubiertas por periostracum, pero no lo perforan al crecer. Un indicio proviene del hecho de que al salir del surco periostracal, el periostracum de C. malyutinae aparece extremadamente doblado y suelto (Figs. 5 y 8a). La amplitud de pliegue (Fig. 5) es comparable a la longitud de los tallos de las antenas (Fig. 4c-g) en esta especie. Desconocemos el aspecto de estos pliegues en tres dimensiones pero planteamos la hipótesis de que constituyen bolsas prefabricadas. En nuestro modelo, las antenas comienzan a crecer cuando la bolsa periostracal se coloca sobre un prisma en el frente de mineralización, como se explicó anteriormente (Fig. 8c, etapa 2). En el contexto de la hipótesis de la bolsa prefabricada, la alternancia entre antenas de primer y segundo orden observada en C. natalyae debe ser anterior a la formación cíclica de bolsas periostracales de primer y segundo orden. Se desconoce cómo se coordina la secreción de las bolsas periostracales y la de las "semillas" aéreas por el borde del manto debajo de ellas, pero podría existir algún tipo de reconocimiento por contacto de las bolsas periostracales por parte de las células del manto que forman la concha. Se han invocado procesos de reconocimiento de contacto por parte de las células del manto de moluscos para la producción de una serie de microestructuras34,35,36.

El crecimiento posterior de la antena dentro de su bolsa periostracal se puede comparar con un dedo deslizándose en un guante arrugado (Fig. 8c, etapas 3 y 4). La holgura de la bolsa debe disminuir a medida que crece la antena dentro de ella. El ajuste nunca es perfecto, y el periostracum debe permanecer suelto en algunas áreas y estirarse en otras (Fig. 8c, etapas 3 y 4). Interpretamos los depósitos laminados y granulares alrededor del núcleo sólido aéreo (Figs. 3d-h y 4g-p) como rellenos de espacios vacíos que quedan entre el núcleo aéreo y la bolsa periostracal (Fig. 8c, etapa 4). La evidencia de estiramiento periostracal en las puntas de las ramas proviene de la baja densidad de granos que generalmente se observa (Figs. 3o y Fig. S3 complementaria). Los depósitos cubiertos observados en las bases de las antenas de primer orden se producen por el levantamiento del periostracum durante el crecimiento en altura de las antenas y la posterior mineralización de los espacios vacíos resultantes (Figs. 1, 2b y 3d-f, y Suplementario Figura S2). Los depósitos granulares en la superficie de la cubierta (Figs. 2h, 3g, m y 4n, p) y las arrugas periostracales calcificadas (Figs. 1, 2f y 3f, y la Fig. S2 complementaria) pueden tener un origen similar (ilustrado en la Fig. 8c, etapas 4 y 5).

Llama la atención que el volumen final de la calcita que forma las antenas (incluyendo núcleo y costras) es al menos igual, si no mayor, que el de la bolsa periostracal original. Esto implica que debe haber algún suministro de líquido extrapaleal sobresaturado mineralizante durante el crecimiento de la antena, aunque esta esté fuera del contacto con el manto. Esto puede suceder si el periostraco no está firmemente adherido a la concha, de modo que el líquido mineralizante pueda circular entre ellas y ascender por las superficies aéreas para nutrir sus partes distales (Fig. 8c, etapas 3 y 4). Esta situación no podía durar mucho ya que todo el crecimiento de la antena debe ser un proceso rápido. Los depósitos granulares observados en algunas extensiones de la superficie de la concha (Figs. 2h, 3g, m y 4n, p) también deben formarse dentro de un espacio entre el periostracum y la capa prismática foliada exterior propiamente dicha (Fig. 8c, etapas 3 a 5). Una vez finalizada la calcificación y agotado el líquido extrapaleal, el periostraco se adhirió fuertemente a las paredes del aéreo (tanto el núcleo como los depósitos secundarios) (Fig. 8c, estadio 5).

Las antenas de las especies de Catillopecten estudiadas son monocristales en los que el tallo y las ramas corresponden a direcciones cristalográficas, que han sido seleccionados para su crecimiento. Se han obtenido cristales de calcita inorgánica de forma similar mezclando cationes de calcio y aniones de carbonato en un gel de silicato37, que se atribuyeron a la adsorción de iones de silicato en planos cristalográficos particulares, inhibiendo su crecimiento. En el caso de Catillopecten, es probable que las moléculas orgánicas desempeñen un papel comparable, capaces de inhibir y/o promover el desarrollo preferencial de caras y/o direcciones cristalográficas particulares. La coorientación general de las antenas se hereda de la capa foliada subyacente.

Las antenas de Catillopecten se pueden comparar con las estructuras calcíticas formadas por otros invertebrados, a saber, las espículas de esponja calcárea, los escleritos octocorales y el esqueleto larvario del erizo de mar. A pesar de las seductoras similitudes de estos, observamos que todos se forman en estrecha asociación con células, mientras que las antenas descritas aquí son remotas. Las espículas de calcita de las esponjas calcáreas son producidas por células especializadas, los esclerocitos, en un espacio extracelular38. Sus ejes también siguen direcciones cristalográficas39,40, pero en ningún caso se produce el crecimiento a lo largo de <−441>. Los escleritos octocorales tienen morfologías variadas y son producidos por células calcificantes llamadas escleroblastos41, siguiendo un proceso de formación de dos pasos: intracelular y extracelular. Suelen tener un eje central y una serie de brazos radiales que, en algunos casos, siguen direcciones cristalográficas. Por ejemplo, los escleritos en forma de mancuerna de la gorgonia octocoral Corallium rubrum tienen sus ejes largos y brazos a lo largo de las direcciones <001> y <−441>, respectivamente42, de manera similar al tallo y los brazos de las antenas Catillopecten. El esqueleto de las larvas de erizo de mar está formado por células mesenquimáticas primarias en el blastocele embrionario43. Se inicia a partir de un romboedro de calcita micrométrica inicial. Sus ramas también se asemejan a las ramas aéreas, aunque se extienden a lo largo de los ejes a de la calcita44.

Con todo, las antenas de Catillopecten constituyen un caso único de microornamento extremadamente sofisticado que, una vez iniciado por las células del manto, tiene una morfología y una coorientación estrictamente determinadas por las leyes de crecimiento de los cristales.

El material de C. natalyae y C. maluytinae fue recolectado por las expediciones de aguas profundas germano-rusas KuramBio (Estudio de Biodiversidad de Kuril Kamchatka) (del 21 de julio al 7 de septiembre de 2012) y KuramBio II (del 16 de agosto al 26 de septiembre de 2016) de la llanura abisal adyacente a la Fosa de Kuril-Kamchatka (Océano Pacífico) utilizando un trineo epibentónico15,45,46,47,48. Todos los especímenes se conservaron en etanol al 96%. Hemos utilizado imágenes y observaciones realizadas en la descripción de las especies de Catillopecten15 y hemos utilizado otros tres individuos de cada especie (Tabla complementaria S1) para realizar una investigación más detallada de la microestructura del caparazón utilizando la batería de técnicas descritas a continuación.

Un espécimen de C. malyutinae fue deshidratado e incrustado en resina a base de metacrilato Technovit 7200 VLC en cinco pasos. Los primeros tres pasos fueron combinaciones de etanol (Et) y proporciones progresivamente crecientes de Technovit (T) (30 T: 70Et; 50 T: 50Et; 70 T: 30Et); los dos últimos pasos consistieron únicamente en Technovit 7200 VLC. A continuación, las muestras se polimerizaron. Las muestras incrustadas se seccionaron dorsoventralmente a espesores de 50 y 10 μm utilizando el sistema de banda de corte EXAKT 300CL. Todas las secciones se tiñeron con azul de toluidina (1%). Se observaron con un microscopio Olympus VS120. Todo el proceso se llevó a cabo en el Centro Andaluz de Nanomedicina y Biotecnología (BIONAND, Málaga, España).

Para estudiar la morfología de la superficie de las antenas, se realizaron observaciones iniciales en material recubierto de carbono utilizando Field Emission SEM (FESEM) Zeiss SIGMA 300 VP (AV Zhirmunsky National Scientific Center of Marine Biology, Far Eastern Branch, Russian Academy of Sciences, Vladivostok , Rusia) como parte de Kamenev (2018), FEI QemScan 650F (Universidad de Cambridge, Reino Unido), Zeiss Auriga, FEI QemScan 650F y TESCAN Amber X del Centro de Instrumentación Científica (CIC) de la Universidad de Granada (UGR), España. Estas investigaciones a veces se vieron obstaculizadas por los desechos adheridos a la superficie de las frágiles válvulas. Aunque algunos fragmentos de caparazones secos de C. natalyae se sometieron a ultrasonidos, nos dimos cuenta de que este procedimiento eliminó la mayoría de las antenas. En cambio, los especímenes se limpiaron solo con un cepillado ligero.

La imagen en la figura complementaria S2 es una imagen estereoscópica (anaglifo) creada al superponer dos micrografías SEM registradas desde diferentes perspectivas. Se adquirió una micrografía SEM con un ángulo de inclinación de 0°, mientras que la otra se adquirió después de inclinar la muestra 8° a lo largo de un eje vertical (es decir, perpendicular al eje que une ambos ojos del observador). Se utilizó un punto eucéntrico que permitía bascular sin introducir ninguna traslación lateral. Al fusionar ambas imágenes, se obtiene un efecto tridimensional del área de la imagen. Ambas micrografías SEM se obtuvieron en el FEI QemScan 650F FESEM (CIC, UGR). Las dos imágenes se fusionaron y leyeron en el software de control del microscopio xT (FEI, Hillsboro, OR, EE. UU.), se convirtieron en imágenes rojas y cian y se superpusieron usando la opción "par estéreo". El efecto 3D se aprecia plenamente observándolos con gafas rojas/cian fácilmente obtenibles.

Se realizó el estudio de las microestructuras internas por SEM y AFM de las antenas para el ejemplar de C. malyutinae incrustado en metacrilato (ver microscopía óptica, arriba). La muestra se pulió con una suspensión de diamante policristalino (Struers, 1 µm y 0,25 µm), utilizando almohadillas de fieltro de lana de alta densidad (pulidora Hi-Tech Diamond, modelo All-U-Need). Las observaciones SEM se realizaron con el FEI QemScan 650F (CIC, UGR). Para AFM se utilizó el equipo Park Systems NX20 (CIC, UGR) con cantilever MikroMasch ACTA (K = 40 N/m, F = 320 kHz). Usamos el modo tapping para registrar señales de altura, amplitud y fase. Las imágenes se obtuvieron con Smart Scan v12 y se procesaron con el software XEI (4.3.0. Build2, Park System).

Un espécimen de C. maluytinae con partes blandas adheridas se descalcificó completamente sumergiéndolo en EDTA al 4% durante varios días. Piezas del manto, con su periostraca asociada, fueron extirpadas principalmente de las áreas ventrales. Se secaron en punto crítico con CO2 (Polaron CPD 7501), se posfijaron en OsO4 (2%) durante 2 h a 4 °C y se incluyeron en resina epoxi (Aname Epon 812). Los bloques preparados de esta manera se seccionaron con un ultramicrótomo LEICA Ultracut R y se prepararon siguiendo procedimientos estándar. Las secciones ultrafinas (50 nm) se tiñeron con acetato de uranilo (1 %) seguido de citrato de plomo. Se observaron con TEM (Zeiss Libra 120 Plus) en el Centro de Instrumentación Científica (CIC) de la Universidad de Granada. Debido a la escasez de material, no se dispuso de ningún espécimen de C. natalyae para la observación TEM.

Las dos láminas más completas preparadas por FIB y utilizadas para EBSD (ver más abajo) también se observaron utilizando un FEI Titan G2 60–300 TEM con doble corrección de Cs equipado con una pistola de emisión de campo X y una cámara Gatan Ultrascan (CIC, UGR). Las imágenes se realizaron en modo TEM a 300 kV y una exposición de 0,5 a 1 s.

Se prepararon tres laminillas (~ 100 nm de espesor) de antenas más pequeñas de C. natalyae mediante FIB-SEM. Las antenas se seccionaron a lo largo de la rama apuntando en la dirección de crecimiento local de la concha y el tallo. Una de las láminas contenía también listones de la capa foliada subyacente. Otra lámina se rompió durante el proceso, perdiendo el tallo, y sólo quedó la rama, aunque también proporcionó información relevante. Las laminillas fueron mapeadas mediante microscopía electrónica de transmisión de barrido acoplada a difracción de transmisión Kikuchi (STEM-TKD), a un voltaje de aceleración de 30 kV, y en pasos de 99 y 30 nm, dependiendo de la resolución deseada. Se hicieron tres mapas adicionales directamente sobre la superficie intacta del caparazón. Debido a las irregularidades de la superficie, la calidad de estos mapas fue deficiente, pero sin embargo nos permitió estimar el grado de coorientación de los prismas. El tamaño de paso fue de 0,1 µm en todos los casos y el voltaje de 30 kV. Todo el procedimiento se llevó a cabo en una estación de trabajo Zeiss Auriga CrossBeam, equipada con un detector Oxford Instruments Nordlysnano EBSD y una Columna Cobra FIB, perteneciente al Centro de Investigación, Tecnología e Innovación de la Universidad de Sevilla (CITIUS).

La información obtenida de las mediciones de EBSD se proporciona como mapas de fase, imágenes de contraste de banda en escala de grises y mapas de orientación de cristal codificados por colores. La textura se muestra en forma de puntos de datos individuales o figuras polares de contorno. En el último caso, usamos el grado más bajo posible para la mitad del ancho (5°) y el tamaño del grupo (3°). Como es habitual para la calcita, proporcionamos cifras de 100, 001 y 104 polos. Las medidas de coorientación de los cristales se derivan de distribuciones de densidad en figuras polares y se dan como valores MUD (múltiplos de distribución uniforme). Cuanto mayor sea el MUD, mayor será la coorientación. Todo el posprocesamiento se realizó con el software CHANNEL 5 HKL de Oxford Instruments.

Todos los datos generados y/o analizados durante el presente estudio están disponibles previa solicitud poniéndose en contacto con el autor correspondiente. Los conjuntos de datos cristalográficos (EBSD) están disponibles en el repositorio de Zenodo, https://zenodo.org/record/6375610#.YjmqtzWCGUk.

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Agradecemos a John Taylor por llamar nuestra atención sobre las antenas. GK está muy agradecido con A. Brandt y MV Malyutina por la invitación a unirse a las expediciones de aguas profundas KuramBio y KuramBio II y al personal científico y las tripulaciones de las expediciones. Esta investigación ha sido financiada por los proyectos CGL2017-85118-P (AGC, CS, FMVF, CG, EMH) y PID2020-116660GB-I00 (AGC, CS, ABRN, FMVF, CG, EMH) del Ministerio de Ciencia e Innovación de España, la Unidad Científica de Excelencia UCE-PP2016-05 de la Universidad de Granada (AGC, ABRN), el Grupo de Investigación RNM363 de la Junta de Andalucía (AGC, CG), y la Beca nº 13.1902.21.001 (Convenio nº 075-15 -2020-796) del Ministerio de Ciencia y Educación Superior de la Federación Rusa (GK).

Departamento de Estratigrafía y Paleontología, Universidad de Granada, 18071, Granada, España

Antonio G. Checa y Christian Grenier

Instituto Andaluz de Ciencias de La Tierra, CSIC-University of Granada, 18100, Armilla, Spain

Antonio G. Checa

Departamento de Biología Animal, Universidad de Málaga, 29071, Málaga, España

Carmen Salas

Centro de Investigación, Tecnología e Innovación, University of Sevilla, 41012, Sevilla, Spain

Francisco M. Varela-Feria

Departamento de Mineralogía y Petrología, Universidad de Granada, 18071, Granada, España

Alejandro B. Rodríguez-Navarro

AV Zhirmunsky National Scientific Center of Marine Biology, Far Eastern Branch, Russian Academy of Sciences, Vladivostok, 690041, Russia

Gennady M. Kamenev

Departamento de Ciencias de la Tierra, Universidad de Cambridge, Cambridge, CB2 3EQ, Reino Unido

Elizabeth M Harper

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AGC, EMH concibió y diseñó el estudio, adquirió y analizó los datos, escribió el artículo. CS, FMVF, ABRN, CG, GK adquirieron y analizaron datos y revisaron el documento.

Correspondence to Antonio G. Checa.

Los autores declaran no tener conflictos de intereses.

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Reimpresiones y permisos

Checa, AG, Salas, C., Varela-Feria, FM et al. Control cristalográfico de la fabricación de un microornamento de superficie de concha extremadamente sofisticado en la vieira de vidrio Catillopecten. Informe científico 12, 11510 (2022). https://doi.org/10.1038/s41598-022-15796-1

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Recibido: 21 de marzo de 2022

Aceptado: 29 junio 2022

Publicado: 07 julio 2022

DOI: https://doi.org/10.1038/s41598-022-15796-1

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