Кіріспе
Хеликоприон – евгенодонт тәрізді акулалардың жойылып кеткен туысы. Көптеген қазба нұсқалары – тістердің спиральді жиынтығы, «тіс бұрауы» деп аталады, олар тірі кезінде төменгі жаққа орналасқан. Басқа құрып кеткен шеміршек балықтар сияқты, оның қаңқасы көбінесе белгісіз. Хеликоприонның қазбалары 20 миллион жылдық кезеңде, перм кезеңінде, цисуралдың артин кезеңінен (ерте перм) гиадолптың роадий кезеңіне (орта перм) дейін табылған. Тіс орналасуының ерекшелігі жұмсақ денелі жемтің ішіндегілермен қоректенуге бейімделуі мүмкін, ал наутилоидтар мен аммоноидтар сияқты қабықтары бар жәндіктердің қабығын бұзу механизмі ретінде жұмыс істеген болуы мүмкін. 2013 жылы тіс бұрауының морфометриялық талдауы арқылы Хеликоприонның жүйелі қайта қаралуы тек H. davisii, H. bessonowi және H. ergassaminon жарамды екенін көрсетті, ал кейбір үлкен тіс бұрауы ерекшеліктерге ие болды. Казеодонтоид тіс бұрауының пропорционалдық өлшемдеріне сүйене отырып, Лебедев тіс бұрауы диаметріне жететін Хеликоприонның жекелеген түрлерінің ұзындығы қазіргі кездегі қара акулалардың мөлшерімен шайқаса алатынын болжады. Тіс мөлшері спиральдің ортасынан (абаксиалды) алысқан сайын артады, ең үлкен тістер ұзындығынан асып кетуі мүмкін. Тістің төменгі бөлігі алдыңғы тістің астына жабысады. Эмальді тіс шығыңқыларынан төменгі тамырдың ең төменгі бөлігі «сағақ» деп аталады және бұрауының бұрынғы айналымдарын қамтитын шеміршекке орналасқан. Толық тіс бұрауында спиральдің сыртқы бөлігі тіс тәжінің орта және жоғарғы бөліктері жоқ кеңейтілген тамырмен аяқталады. 2013 жылы Тапанила және әріптестері жасаған қайта сипаттама КТ сканирлеуімен бірге шеміршек қалдықтарын егжей-тегжейлі көрсету үшін жасалды. КТ сканирлеуі үш өлшемді сақталумен жабық күйде орналасқан, жақ аппаратурасын көрсетті. Тіс бұрауымен қатар, үлгіде жоғарғы жақты құрайтын сауытты тістер, төменгі жақты құрайтын Мекельдің шеміршегі және тіс бұрауын бекітетін мықты лабиалдық шеміршек сақталған. Бұл құрылымдардың барлығы қазіргі заманғы хондрихтиандар сияқты призмалық кальцификацияланған шеміршектен тұрады. Үлгіде ми мен сезім мүшелері орналасқан шеміршек тәрізді құрылым – хондрокраниум сақталмаған. Жақтар тірі хондрихтиандарға қарағанда кеңінен бүйірлік қысылған (тар), бірақ бұл кем дегенде өлімнен кейінгі қысылудың салдары болуы мүмкін. Тағы бір жақсы сақталған USNM 22577+494391 («Sweetwood үлгісі») сауыттың ішкі беті көптеген кішкентай (~2 мм ені) тістермен жабылғанын көрсетті. Хеликоприон мен тірі химералардың арасындағы байланыс өте алыс, бірақ оның тіс анатомиясының егжей-тегжейіне сүйене отырып, бұрын күдік туды. 1899 жылы Александр Карпинский H. bessonowi-ді атағаннан кейін E. davisii-ді Хеликоприонға қайта тағайындады. Карпинскийдің Edestus davisii түрін Helicoprion түріне жатқызуы, ақырында, 1930 жылдардың соңында Батыс Австралияның Вандаги формациясынан бірнеше толық тіс бұрауларын сипаттаған Курт Тейхертпен расталды. 1907 және 1909 жылдары Оливер Перри Хей Айдахо мен Вайоминг шекарасындағы фосфатқа бай Фосфория формациясынан табылған көптеген қазба қалдықтарынан Lissoprion ferrieri еугенеодонт түрін және жаңа түрін сипаттады. Ол H. davisii-ді жаңа туысы мен түрімен синоним деп атады. Алайда Карпинский екі түрді тағы бір рет бөліп, 1911 жылы оларды Helicoprion-ға көшірді. H. ferrieri бастапқыда тіс бұрышы мен биіктігі бойынша сараланды, бірақ Tapanila және Pruitt (2013) бұл сипаттамаларды түр ішіндегі өзгермелі деп қарады. Нәтижесінде олар H. ferrieri-ді H. davisii-нің кіші синонимі ретінде қайта тағайындады. Фосфория формациясынан тыс жерлерде H. davisii үлгілері Мексика, Техас және Канадада (Нунавут және Альберта) табылған. H. davisii тістерінің биік және кең арақашықтығымен сипатталады, олар жасына қарай айқын көрінеді. Тіс те алға қарай иілген. Тапанила мен Пруит тестілеу үлгісінің айналасындағы матрицамен ішінара жасырылғанын, тіс биіктігін төмен бағалауға әкелгенін дәлелдеді. Олар түр ішіндегі өзгерісті ескере отырып, оны H. davisii-мен синонимдеуді жүзеге асырды. Нәтижесінде H. bessonowi Helicoprion үшін типтік түр ретінде қызмет етеді. H. bessonowi негізінен Ресейдің Урал тауларында орналасқан Дивия формациясының артин кезеңіне жататын әк тастарынан алынған бірқатар үлгілерге негізделген. H. bessonowi үлгілері сондай-ақ Жапонияның Танукихара формациясынан және Қазақстанның артин кезеңі қабаттарынан белгілі. 1939 жылы Уилер сипаттаған екі Helicoprion түрінің бірі, H. nevadensis, 1929 жылы Эльберт А. Стюарт Невададағы шахтадан тапқан бір ғана жартылай қазбаға негізделген. Бұл қазба, UNMMPC 1001, жоғалып кеткен. Ол Рочестер трахит шөгінділерінен шыққандығы туралы хабарланды, оны Уилер артин кезеңіне жатқызды. Алайда Рочестер трахиті шындығында триасс кезеңіне жатады, ал H. nevadensis Рочестер трахитінен шықпағандықтан, оның нақты жасы белгісіз. Уилер H. nevadensis-ті H. bessonowi-ден бұрауының кеңею үлгісімен және тіс биіктігімен ажыратты, бірақ Лейф Тапанила мен Джесси Пруит 2013 жылы бұл сипаттамалар үлгіні көрсететін даму кезеңінде H. bessonowi-мен сәйкес екенін көрсетті.
Helicoprion is an extinct genus of shark like eugeneodont fish. Almost all fossil specimens are of spirally arranged clusters of the individuals' teeth, called "tooth whorls", which in life were embedded in the lower jaw. As with most extinct cartilaginous fish, the skeleton is mostly unknown. Fossils of Helicoprion are known from a 20 million year timespan during the Permian period from the Artinskian stage of the Cisuralian (Early Permian) to the Roadian stage of the Guadalupian (Middle Permian). The unusual tooth arrangement is thought to have been an adaption for feeding on soft bodied prey, and may have functioned as a deshelling mechanism for hard bodied cephalopods such as nautiloids and ammonoids. In 2013, systematic revision of Helicoprion via morphometric analysis of the tooth whorls found only H. davisii, H. bessonowi and H. ergassaminon to be valid, with some of the larger tooth whorls being outliers. Based on the proportional size of caseodontoid tooth whorls, Lebedev suggested that Helicoprion individuals with tooth whorls reaching in diameter could reach in length, rivaling the size of modern basking sharks. Tooth size increases away from the center of the spiral (abaxial), with the largest teeth possibly exceeding in length. The lower part of the teeth form projections that are shingled below the crown of the previous tooth. The lowest portion of the root below the enameloid tooth projections is referred to as the "shaft", and lies on cartilage that encapsulates the previous revolutions of the whorl. In a complete tooth whorl, the outermost part of the spiral terminates with an extended root that lacks the middle and upper portions of the tooth crown. A 2013 redescription by Tapanila and colleagues was accompanied by CT scanning, in order to reveal the cartilaginous remains in more detail. CT scanning revealed a nearly complete jaw apparatus, articulated in a closed position with three dimensional preservation. Alongside the tooth whorl, the specimen preserves a palatoquadrate (forming the upper jaw), Meckel's cartilage (forming the lower jaw), and a robust labial cartilage bracing the tooth whorl. All of these structures are composed of prismatic calcified cartilage, as with modern chondrichthyans. The specimen did not preserve a chondrocranium, the cartilaginous structure which would have housed the brain and sensory organs. The jaws are extensively laterally compressed (narrow) compared to living chondrichthyans, though this may at least partially be an artifact of post mortem compression. Another well preserved specimen, USNM 22577+494391 (the "Sweetwood specimen"), has demonstrated that the inner surface of the palatoquadrate was covered with numerous small (~2 mm wide) teeth. The relationship between Helicoprion and living chimaeras is very distant, but had been previously suspected based on details of its tooth anatomy. Upon naming H. bessonowi in 1899, Alexander Karpinsky reassigned E. davisii to Helicoprion. Karpinsky's identification of Edestus davisii as a species of Helicoprion would eventually be upheld by Curt Teichert, who described several more complete tooth whorls from the Wandagee Formation of Western Australia in the late 1930s. In 1907 and 1909, Oliver Perry Hay described a new genus and species of eugeneodont, Lissoprion ferrieri, from numerous fossils found in phosphate rich Phosphoria Formation on the border between Idaho and Wyoming. He also synonymized H. davisii with his new genus and species. However, Karpinsky separated the two species once more and transferred them to Helicoprion in 1911. H. ferrieri was initially differentiated using the metrics of tooth angle and height, but Tapanila and Pruitt (2013) considered these characteristics to be intraspecifically variable. As a result, they reassigned H. ferrieri as a junior synonym of H. davisii. Outside the Phosphoria Formation, H. davisii specimens have also been found in Mexico, Texas, and Canada (Nunavut and Alberta). H. davisii is characterized by its tall and widely spaced tooth whorl, with these becoming more pronounced with age. The teeth also noticeably curve forwards. Tapanila and Pruitt argued that the specimen was partially obscured by the surrounding matrix, resulting in an underestimation of tooth height. Taking into account intraspecific variation, they synonymized it with H. davisii. As a result, H. bessonowi serves as the type species for Helicoprion. H. bessonowi is primarily based on a number of specimens from Artinskian age limestone of the Divya Formation, in the Ural Mountains of Russia. H. bessonowi specimens are also known from the Tanukihara Formation of Japan and Artinskian age strata in Kazakhstan. One of two Helicoprion species described by Wheeler in 1939, H. nevadensis, is based on a single partial fossil found in a Nevadan mine by Elbert A. Stuart in 1929. This fossil, UNMMPC 1001, has been lost. It was reported as having originated from the Rochester Trachyte deposits, which Wheeler considered to be of Artinskian age. However, the Rochester Trachyte is in fact Triassic, and H. nevadensis likely did not originate in the Rochester Trachyte, thus rendering its true age unknown. Wheeler differentiated H. nevadensis from H. bessonowi by its pattern of whorl expansion and tooth height, but Leif Tapanila and Jesse Pruitt showed in 2013 that these were consistent with H. bessonowi at the developmental stage that the specimen represents.
H. ергассаминон
H. davisii сияқты, Helicoprion ergassaminon Айдахо штатының Фосфория формациясынан белгілі. Дегенмен, ол салыстырмалы түрде әлдеқайда сирек кездеседі. H. ergassimon 1966 жылы Свенд Эрик Бендикс Алмгриннің монографиясында аталып, толық сипатталған. Айдахо, Юта, Вайоминг және Невада штаттары. 1924 жылы Карпинский H. clerci-ді Helicoprion-нан бөліп, оны Parahelicoprion деген жаңа туысқа жатқызды, бірақ соңғы кезде Parahelicoprion осы туыстың кіші атауын білдіреді деген ұсыныстар айтылуда.
Алғашқы қайта құрулар
Гипотезалар қатысты Геликоприон тіс бұрауының орналасуы мен сәйкестігі оның табылуынан бастап даулы болды. Вудвард (1886), алғашқы белгілі Геликоприон қазбаларын Эдестусқа жатқызған, Эдестус қазбаларының мәніне қатысты әртүрлі болжамдарды талқылады. Жозеф Лейди, бастапқыда Edestus vorax сипаттаған, олар "плагиостомалы" (хондрихт) балықтардың жауырынын көрсетеді деп сақтандырды. Уильям Дэвис келісіп, оны Перм кезеңінің петалодонт – Джанасса битуминозаның жауырына ұқсатып қарады. Ал Дж. С. Ньюберридің пікірінше, жақ сияқты қазбалар балыққа ұқсас балықтардың қорғаныс тікендері болған. Вудвард ақырында Э. Д. Коуптың "Pelecopterus" (қазір Protosphyraena) балықтарына ұқсас кеуде қанатының тікендерін көрсететіні туралы пікіріне келді. Карпинский өзінің алғашқы монографиясынан кейін көп ұзамай, бұрақтың гиппокампқа (теңіз жылқыларына) ұқсас иілген, қабықшамен жабылған құйрықты білдіретінін жариялады. Бұл ұсынысты әртүрлі зерттеушілер бірден сынады. Э. Ван ден Брок құрылымның нәзіктігін атап өтіп, оның жануардың жағындағы жұпталған тамақтану аппараты ретінде жақсы қорғалғанын дәлелдеді. А. С. Вудвард (Генри Вудвардтан ешқандай қатысы жоқ) осы ұсынысқа сүйеніп, әрбір бұрақтың алып акуланың тіс батареясын көрсететіні туралы гипотеза ұсынды. Г. Симоенс Карпинскийдің әртүрлі ұсыныстарын суреттеді және гистологиялық деректерді пайдаланып, бұрақтың ауыздың ішінде орналасқан тісті құрылымдар екенін қатаң түрде дәлелдеді. 1911 жылы Карпинский бұрақты арқалық қанаттардың құрамдас бөліктері ретінде суреттеді. Басқа да басылым – Бендикс Алмгриннің "Геликоприон" монографиясы. Оның зерттеулері тіс бұрағын алдыңғы жағында аралықпен бөлінген мекельдік шеміршектер арасында орналасқан симфизикалық құрылым ретінде қайта түсіндірді. Симфизикалық криста – бұл шеміршектердің екі ұзындығы, олар жақ симфизісінің екі ұзындығы ретінде пайда болады. Әрбір бұранда тіс бұрағының түбіне қарай кері бұрылады. Ең үлкен және ең жас тістер жақтың артқы жағындағы симфизде пайда болады. Уақыт өте келе олар симфизеялық криста бойымен жүреді, алдыға қарай, содан кейін төменге және ішкі жағына қарай спиральмен жүреді. Тіс тізбегі симфизеялық кристамен анықталған қуыста орналасқан спиральді құрылымға жиналады. Тіс бұрағының төменгі және бүйір шеттері тіршілік кезінде терімен жабылып қалған. Бендикс Алмгриннің айтуынша, тіс бұрағының ең көп қолданылуы олжаны жоғарғы жаққа қарсы жыртып, кесу құралы ретінде болған. 1996 жылы Филипп Янвье жазған оқулықта жоғары жақ жақшаның алдыңғы жағында өткір тістер, ал артқы жағында төменгі тістер тізбегі бар болса да, ұқсас реконструкция ұсынылған. 2008 жылы Мэри Пэриш Смитсонияның табиғи тарих мұражайындағы жаңартылған Океан залының жаңа реконструкциясын жасады. Роберт Пурди, Виктор Спрингер және Мэтт Карраноның жетекшілігімен жасалған Пэрриштің реконструкциясы бұрақты жұтқыншақтың терең жеріне орналастырды. Бұл гипотеза тістерде ескіру белгілері жоқ деген дәлелмен және егер бұрақты симфизикалық жағдайда орналастырса, жануардың жамбасында соққыға әкелетін бүгілу пайда болар еді деген болжаммен негізделген. Олар тіс бұрағын жұтуды жеңілдету үшін жасалған, тіс тістерінен жасалған құрылым деп ойлады. Бұл тіс бұрағы жақ сүйегінде алға қарай орналастырылған жағдайда пайда болатын кемшіліктерді жояды. Бұл реконструкция, егер тек жұтуға көмектесу үшін қолданылса, мұндай құрылымның тым күрделі және мүмкін тиімсіз дизайны үшін сынға алынды. Лебедев (2009) Бендикс Алмгрин (1966) мен Тролл (1994) сияқты реконструкцияға көбірек қолдау тапты. Қазақстанда табылған тіс бұрауында радиалды сызықтар сақталған; бұрауы да бірнеше кең туберкулярлы тістердің жанында табылған, олар болжамды казеодонтоид Камподустың тістеріне ұқсас. Лебедевтің реконструкциясында шеміршекпен қорғалған тіс бұрағы төменгі жақ сүйегінің алдыңғы жағында симфизикалық күйде орналасқан. Ауыз жабық болған кезде тіс бұрағы жоғарғы жақ сүйегінің бойлық жағына терең кішігірім орынға сыяды. Жоғарғы жақ сүйегінің қалтасы да, төменгі жақ сүйегінің жиектері де Камподус тәрізді тістердің тығыз қатарымен қапталған. Бұл жағдай Sarcoprion және Agassizodus сияқты туысқан геликоприонидтерде болған жағдайға ұқсас болды. Геликоприонның экологиясына келетін болсақ, оны қазіргі заманғы киттермен салыстырған: Фисетер (сперма киті), Когия (карлик және пигмей сперма киттері), Грампус (Риссоның дельфині) және Зифиус (Кувьедің тұмсықты киті). Бұл балық және кальмар жейтін сүтқоректілердің тіс саны азайған, көбінесе төменгі жақтың ұшымен шектелген. Лебедевтің реконструкциясы Геликоприонның анатомиясы туралы қазіргі көзқарастарға жақындасқанмен, гипотетикалық ұзын жақ және Камподус тәрізді бүйірлік тістер КТ деректерімен ескірді.