Спіральна форма раковини молюсків виявилася результатом скручування їх тіла під час росту. У статті, опублікованій в, фізики представили механічну модель зростаючої раковини головоногих і черевоногих молюсків, згідно з якою раковина і тіло ростуть узгоджено, підлаштовуючись під форму і механічний стан один одного. Ця модель пояснює, через що живих і вимерлих молюсків мушлі приймають досить хитромудрі форми і чому тіло равлика залишається спіральним, навіть якщо його витягнути з мушлі.
У деяких видів двосторонньо-симетричних тварин білатеральна симетрія, яка дала ім'я всьому таксону, порушується. Наприклад, у голкошкірих з білатерально-симетричних личинок виростають радіально-симетричні дорослі тварини. А у деяких молюсків спочатку в асиметричну спіраль закручується раковина, а через це симетрію втрачає і внутрішню будову організму. При цьому у різних молюсків і спіралі їх раковин помітно відрізняються: у більшості черевоногих раковина закручена в конічну гвинтову спіраль, а, наприклад, у наутилусів спіраль раковини, навпаки, не виходить з площини. У вимерлих амонітів спіральні раковини взагалі були загорнуті дуже дивними петлями.Що змусило всіх цих тварин стати хіральними і чому у різних молюсків спіральні раковини так сильно відрізняються за формою, - вчені досі до кінця не розуміють.
Своє пояснення різноманітності спіральних раковин запропонували французькі та британські біологи під керівництвом Режіса Шира (Régis Chirat) з Ліонського університету. Вчені побудували математичну модель росту мушлі, яка пов'язує її форму з механічною напругою, що виникає під час росту в тілі молюска. Щоб виростити раковину, молюск спочатку виділяє на поверхню тіла білок конхіолін, а потім у просторі між зовнішнім білковим шаром і мантійним епітелієм кристалізується неорганічна основа мушлі. При цьому зростаюче тіло молюска має безперервно підлаштовуватися під швидкість секреції і кристалізації раковини, обертаючись і скручуючись. І робити це молюску доводиться так, щоб відразу звести можливі незручності до мінімуму: задня частина все ще зростаючого тіла може жити у своїй частині мушлі кілька років.
Вчені припустили, що саме ці скручування тіла молюска змінюють напрямок секреції і, відповідно, форму мушлі. Запропонована авторами модель описує цей процес як зростання двох пружних стрижнів: один на спині молюска, а інший - на череві. При цьому швидкість росту мушлі на спині вища, ніж на череві - це змушує раковину скручуватися в спіраль.
Якщо швидкість секреції збігається зі швидкістю росту тіла, то раковина згортається в плоску логарифмічну спіраль. Але якщо між цими двома швидкостями є якась невідповідність, то в тілі молюска виникають механічні напруги, під які тварині доводиться підлаштовуватися. У математичній моделі це змушує стрижні скручуватися: вісь, що з'єднує їх, повертається, а зростаюча спіраль раковини виходить з площини.
Орієнтуючись на цю модель, вчені виділили три режими зростання мушлі: якщо перекручування спинної і черевної осей не відбувається, то виходить плоска логарифмічна спіраль, якщо перекручування йде з постійною швидкістю, то виростає раковина у формі конусовидної гелікоїдної спіралі, а якщо перекручування відбувається в коливальному режимі і змінює свій напрямок, то траєкторія росту починає виляти і на спіралі виникають хитливі петлі. Таке може відбуватися при нерівномірному зростанні мускулатури.
Залежно від співвідношення різних механічних параметрів (зокрема жорсткості на вигин, розтягнення і скручування) така модель може призводити до абсолютно різних видів спіралей: плоскі і гвинтові спіралі, з петлями і без, з витками, що наповзають один на одного, або розділеними. Всі ці варіанти можна розмістити на фазових діаграмах і практично всі такі мушлі можна знайти у тих чи інших молюсків - живих або копалин. Так, у вимерлих амонітів - гелікоїдна спіраль з розділеними витками, а в іншого виду, - максимально звивиста раковина. У равликів-котушок () - спіраль плоска, а у виноградного равлика () або прісноводних равликів - зрослий гелікоїдний спіраль У інших видів копалин амонітів: і співвідношення механічних параметрів змінювалося в процесі розвитку, поетом їх мушлі складаються з трьох ділянок: плоскої спіралі, невеликого меандра і гелікоїдного хвоста.
Вчені відзначають, що запропонована модель пояснює дивні форми деяких спіральних раковин, наприклад равликів-котушок, - на відміну від моделей, в яких раковина росте незалежно від тіла. Крім того, узгоджений ріст тіла молюска і його мушлі пояснює, зокрема, чому равлик, якщо дістати його з мушлі, все одно зберігає спіральну форму. Автори роботи сподіваються, що ця модель виявиться корисною і для класифікації спірних вимерлих груп раковинних молюсків, зокрема.
Торік та сама група вчених побудувала математичну модель для зростання мушель двостворчастих молюсків. В основі цієї моделі - теж механічна напруга, яка виникає в тілі молюска, якщо мантія і раковина ростуть з різною швидкістю. Через це вигини на протилежних створках мушлі синхронізуються в процесі зростання. А ось витягнутість раковин мідій, на думку вчених, визначається в першу чергу зовнішніми умовами:температурою і солоністю води, а також кількістю доступної їжі.