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.

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.

«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.

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.

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.

«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.

 

 

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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.

Una constelación mundial de detectores de neutrinos está ofreciendo una visión inédita de los elementos radiactivos que alimentan el motor térmico de la tectónica terrestre.

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

 

En un laboratorio a 2 kilómetros bajo tierra, una grúa baja a Matt Depatie, tecnólogo de detectores, a través de una escotilla hasta una caverna de paredes blancas llena de unas 7.000 toneladas de agua ultrapura que brilla con un azul tan intenso como el del líquido limpiaparabrisas bajo la luz. «Splashdown», dice Depatie por radio al pisar una balsa inflable que lo espera abajo.

 

Normalmente, la caverna es uno de los lugares más oscuros de la Tierra, pero hoy está iluminada para realizar tareas de mantenimiento, lo que ofrece una rara oportunidad de ver su interior. Miro a través de la escotilla a Depatie mientras rema hasta el experimento sumergido para examinarlo. Está inspeccionando un detector del tamaño de una casa construido para captar algunas de las partículas más esquivas que conoce la física: los neutrinos.

 

Este es el experimento de neutrinos SNO+, enterrado en las profundidades de la mina Creighton, en Snolab, un laboratorio de física subterráneo en Sudbury, Canadá. SNO+ consiste en una esfera de acrílico revestida con casi 10.000 detectores sensibles a la luz y llena de 780 toneladas de líquido centelleador oleoso, que emite destellos cuando lo atraviesan partículas energéticas. El agua que rodea el dispositivo y la roca que lo cubre protegen el detector del resplandor de la radiación cósmica, permitiendo que se hagan visibles los destellos de interacciones menos frecuentes entre partículas.

 

Todo el descenso ha formado parte de la cruzada por mantener una oscuridad absoluta, incluso más allá del espectro visible de la luz. Al bajar por el pozo principal y caminar por un túnel rocoso hasta el laboratorio, nuestros cuerpos y nuestra ropa recogieron pequeñas cantidades de polvo radiactivo de radón. Antes de entrar en el espacio principal del laboratorio, nos quitamos la ropa de mina, nos duchamos y nos pusimos monos azul eléctrico y redes para el pelo para minimizar la contaminación que llevábamos con nosotros. «Las duchas no son para vosotros», dice Depatie mientras nos cambiamos, «son para la ciencia».

 

 

Estos extremos son necesarios cuando se trata de atrapar fantasmas, en este caso, fantasmas que pueden ayudar a revelar los secretos de regiones inaccesibles en las profundidades de la Tierra.

 

Un planeta radiactivo

 

Los neutrinos son las partículas dotadas de masa más abundantes. Pero esa masa es minúscula: apenas una millonésima de la masa de un electrón. Con tan poca masa y sin carga electromagnética, estas partículas apenas interaccionan con la materia. Billones de neutrinos, en su mayoría producidos en el Sol, atraviesan nuestros cuerpos cada segundo; sin embargo, tras años de buscarlos con detectores como SNO+, los investigadores solo han capturado unos pocos cientos de miles de sus preciosos destellos.

 

Aún más esquivos, tanto que, tras décadas de búsqueda, los científicos solo han detectado unos pocos cientos, son los geoneutrinos.

 

Los geoneutrinos se producen en procesos que calientan el interior del planeta. Este calor desempeña un papel importante en el movimiento de las rocas del manto, que da forma a todo, desde la tectónica de placas hasta el campo magnético terrestre. Procede de dos fuentes principales: el calor residual de la formación del planeta y el calor producido por la desintegración del uranio, el torio y el potasio en las rocas del manto y la corteza. Sin esta segunda fuente, la Tierra se habría enfriado hace mucho y se habría convertido en un planeta tectónicamente muerto.

 

 

Al contar geoneutrinos, los físicos pueden obtener una medida directa de los elementos de la Tierra que producen calor. «Es lo único que hacemos que se centra en la Tierra», afirma Ryan Bayes, astrofísico de partículas de Queen’s University, en Ontario, que trabaja en SNO+. «Todo lo demás se centra más en lo que recibimos de otros lugares del universo».

 

La primera detección de geoneutrinos, realizada por un instrumento en Japón llamado KamLAND, se comunicó en 2005. En 2009, el detector Borexino, en Italia, informó de la detección de varias docenas más. En noviembre de 2025, SNO+ comunicó su primera detección, elevando en unos 50 el número de geoneutrinos observados.

 

 

Lo que hace especiales las detecciones de SNO+ es la ubicación del experimento: son los primeros geoneutrinos medidos en el hemisferio occidental, lo que ofrece una nueva perspectiva del interior radiactivo de la Tierra.

 

Persisten importantes incertidumbres en la interpretación de los resultados de estos experimentos, pero las mejores estimaciones de los investigadores sugieren que cada emplazamiento mide un flujo diferente. «Podría ser el primer indicio de que el manto no es uniforme», comenta Mark Chen, astrofísico de partículas de Queen’s University y director de la colaboración SNO+.

 

Los geoquímicos han supuesto tradicionalmente que los elementos radiactivos se distribuyen de manera uniforme por el manto, porque la roca en movimiento debería mezclarlo todo. Pero las mediciones de geoneutrinos en distintos lugares podrían indicar que no es así.

 

Las regiones que parecen producir más geoneutrinos se sitúan aproximadamente por encima de masas de material anómalamente caliente y denso del tamaño de un continente, conocidas como grandes provincias de baja velocidad de cizalla (large low-shear-velocity provinces, o LLSVP), que los sismólogos han cartografiado a ambos lados del núcleo. Una se encuentra bajo África y la otra bajo el océano Pacífico. «Puede haber estructuras profundas en el manto que no se entienden», dice Chen. «Podría ser que [ellas] concentren ciertos tipos de elementos».

 

Los neutrinos podrían ofrecer algún día una nueva perspectiva sobre el origen, aún misterioso, de estas estructuras profundas y, de forma más amplia, sobre los patrones del manto que subyacen a muchos aspectos del sistema Tierra. «Realmente sería una forma de elaborar un mapa químico del interior de la Tierra», afirma William McDonough, geoquímico de la Academia China de Ciencias que lleva mucho tiempo siendo una voz destacada en la búsqueda de geoneutrinos.

 

Captación de geoneutrinos

 

La cuestión pendiente es si las mediciones de geoneutrinos revelan diferencias entre las zonas del manto situadas bajo cada experimento, o si el desequilibrio se origina en la forma en que los distintos experimentos cuentan sus geoneutrinos. Los investigadores coinciden en que aún hay tanta incertidumbre que es imposible afirmarlo.

 

«Si lo tomamos al pie de la letra, podríamos decir que quizá el hemisferio occidental tiene mucho más material radiactivo que el oriental», comenta McDonough. Pero hay motivos para desconfiar de estas estimaciones. «¿Tienen razón los italianos? ¿Tienen razón los japoneses? ¿La tienen ambos? ¿O hay algo que no cuadra?», pregunta.

 

 

Las incertidumbres asociadas a los resultados de cada detector provienen del proceso de clasificación que realizan los físicos para identificar los geoneutrinos, explica Bayes. «No aparecen y dicen: “Hola, soy un geoneutrino”».

 

Los científicos deben eliminar las señales de partículas con demasiada energía, de partículas con un valor incorrecto de una propiedad llamada helicidad y de partículas que esperan detectar procedentes de reactores nucleares. También deben eliminar los geoneutrinos procedentes de la corteza terrestre, cuya mayor contribución procede de la zona situada a unos pocos cientos de kilómetros del detector. Cuando se restan esas otras detecciones del recuento total, debería quedar solo la señal de geoneutrinos procedente del manto.

 

En términos generales, el flujo de geoneutrinos del manto parece ser muy alto en Borexino y muy bajo en KamLAND, aunque las incertidumbres son grandes. Una interpretación geológica detallada de los resultados de SNO+ aún está en preparación, indica Chen, pero hasta ahora los científicos ven un manto «bastante intermedio» bajo Canadá.

 

Un reto particular para los científicos de SNO+ es comprender los neutrinos procedentes del entorno del detector, incluida una cuenca formada hace 1.800 millones de años por un gran cuerpo impactor. «Hay muchas incógnitas en esta zona geológica», explica Virginia Strati, investigadora de la Universidad de Ferrara (Italia) que ayudó a desarrollar un modelo local de radiactividad para Snolab.

 

 

La incertidumbre también proviene de las estimaciones de la cantidad total de material radiactivo que calienta el manto. El flujo de geoneutrinos sugiere que estos elementos podrían contribuir desde un pequeño porcentaje del calor del manto hasta la mitad de este, una discrepancia equivalente a la producción de decenas de miles de centrales nucleares.

 

Ambas fuentes de incertidumbre dificultan aún más detectar cualquier diferencia en la composición química de secciones concretas del manto. La diferencia en el flujo de geoneutrinos esperado a partir de distintas distribuciones de elementos radiactivos «es muy pequeña y queda oculta en estas incertidumbres», afirma Strati.

 

Flujos futuros

 

La detección en SNO+ llega en un momento emocionante para la investigación de geoneutrinos: JUNO, otro enorme experimento de neutrinos que está recogiendo datos en China, se espera que comunique su primer flujo de geoneutrinos a finales de este año, añadiendo una cuarta perspectiva, notablemente más rica. Con más de 20.000 toneladas de centelleador, el experimento, enterrado bajo una montaña a las afueras de la ciudad de Guangzhou, es tan grande que se espera que detecte más geoneutrinos en su primer año que la producción combinada de KamLAND, Borexino y SNO+ a lo largo de décadas.

 

Estimaciones más claras del flujo de geoneutrinos en cada experimento podrían provenir de datos geológicos más detallados, así como de nuevos recuentos de geoneutrinos en cada emplazamiento. Sin embargo, McDonough afirma que lo mejor sería construir un detector de neutrinos en el fondo del océano. Es una idea que McDonough ha defendido durante décadas.

 

Tal detector estaría lejos de las rocas continentales, ricas en elementos radiactivos; la corteza oceánica es también más delgada y uniforme. Las incertidumbres relacionadas con la corteza disminuyen tanto que «se está en territorio solo de manto», dice.

 

La idea de un detector en el fondo oceánico, cuyo coste se estima en cientos de millones de dólares, ha tenido poca acogida hasta la fecha por parte de los financiadores gubernamentales. Pero McDonough espera poder lograr algo en China, que ha dado luz verde a otros grandes proyectos de geociencias. «Es muy posible», afirma. Hasta entonces, los físicos seguirán remando en busca de respuestas en las profundidades subterráneas.

 

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El artículo original, Neutrinos From Deep Inside Earth Provide a New Picture of the Mantle, se publicó el 7 de agosto 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 Los neutrinos procedentes de las profundidades de la Tierra proporcionan una nueva imagen del manto se ha escrito en Cuaderno de Cultura Científica.