Las bacterias fotosintéticas más pequeñas y abundantes del océano no soportan el calentamiento global
Las diminutas cianobacterias «Prochlorococcus», responsables de gran parte de la fotosíntesis oceánica, empiezan a sucumbir al exceso de calor. Su declive amenaza la red trófica marina y la capacidad del mar de absorber CO₂ en un planeta que se calienta sin freno.
Por Enrique Coperías
Imagen coloreada captada con microscopio electrónico de células individuales de Prochlorococcus. Cada punto corresponde a un microbio de apenas 500 nanómetros de diámetro; a modo de comparación, un cabello humano mide unos 100.000 nanómetros de ancho. Cortesía: Natalie Kellogg/University of Washington / Tratamiento digital: RexMolón
En las aguas tropicales claras y pobres en nutrientes habita una criatura tan pequeña que apenas alcanza una micra de diámetro, pero tan abundante que, en su conjunto, constituye casi la mitad del fitoplancton del océano.
Hablamos de Prochlorococcus, un género de cianobacteria marina que tiene el honor de ser con toda probabilidad el organismo fotosintético más abundante del planeta, de estar entre los principales productores primarios en el océano y de encontrarse entre los principales productores fotosintéticos de oxígeno.
Sin embargo, este discreto gigante microscópico, que apenas sobrepasa las 0,6 micras y que es considerado por los biólogos como una pieza esencial en la maquinaria del clima y la vida marina, podría no sobrevivir al siglo XXI tal y como lo conocemos.
El límite térmico de «Prochlorococcus»: 28 ºC
En efecto, un estudio publicado en la revista Nature Microbiology advierte de que el calentamiento global amenaza la productividad y la biomasa de Prochlorococcus en las regiones tropicales. A partir de más de una década de observaciones en el océano Pacífico y de modelos globales, los investigadores muestran que esta bacteria solo prospera hasta los 28 ºC de temperatura superficial del mar.
Más allá de ese umbral, su tasa de división celular cae en picado. En un océano con temperaturas en ascenso y en el que las proyecciones climáticas apuntan a superficies tropicales por encima de los 30 ºC para finales de siglo, el panorama para este organismo es sombrío: se calcula una pérdida de entre el 17% y el 51% de su producción en las zonas cálidas hacia 2100.
«Durante mucho tiempo, los científicos pensamos que Prochlorococcus lo iba a tener fácil en el futuro —reconoce François Ribalet, profesor de Oceanografía en la Universidad de Washington y autor principal del trabajo. Y añade—: Pero en las regiones más cálidas no les va tan bien. Y eso significa que habrá menos carbono —menos alimento— para el resto de la red trófica marina».
Un motor invisible de la biosfera
El hallazgo es preocupante porque Prochlorococcus no es una rareza marginal. Descubierto en 1986, este microbio domina más del 75% de los océanos iluminados por el sol, donde realiza fotosíntesis y convierte el CO₂ en materia orgánica. Su importancia es tal que alimenta las redes tróficas marinas, sostiene a peces y zooplancton, y contribuye de manera decisiva al ciclo global del carbono.
«En alta mar, en los trópicos, el agua es de un azul brillante y precioso porque prácticamente no hay nada en ella, salvo Prochlorococcus», explica Ribalet. Es, en otras palabras, la base invisible del océano tropical.
A diferencia de algas mayores o diatomeas, Prochlorococcus está adaptado a aguas oligotróficas, extremadamente pobres en nutrientes. Su genoma reducido y especializado le permite vivir con lo mínimo, sin gastar energía en funciones accesorias. Esa simplicidad, que ha sido su mayor fortaleza evolutiva durante 150 millones de años, podría convertirse en un lastre en un planeta que se calienta demasiado deprisa.
Las líneas del mapa muestran las rutas de los cruceros oceanográficos sobre un fondo de temperaturas marinas: las zonas amarillas rondan los 30 ºC, mientras que en los polos el agua se acerca a los 0 ºC. A lo largo de estos trayectos, los investigadores midieron la abundancia de Prochlorococcus con el citómetro de flujo continuo SeaFlow. Cortesía: François Ribalet / University of Washington
El impacto del calor en su maquinaria celular
Para entender esa vulnerabilidad, el equipo internacional desplegó el citómetro de flujo SeaFlow en noventa campañas oceanográficas entre 2010 y 2023. Este instrumento mide en continuo el tamaño y fluorescencia de las células en el agua de mar bombeada desde los barcos. Así analizaron casi 800.000 millones de células de fitoplancton de menos de 5 micras, incluida Prochlorococcus.
El análisis reveló un patrón claro: la división celular aumenta con la temperatura hasta los 28 ºC. A partir de ahí, se desploma. A 30 ºC, la abundancia de Prochlorococcus se reduce a la mitad, y por encima prácticamente desaparece. «Su temperatura de agotamiento es mucho más baja de lo que pensábamos», admite Ribalet.
Lo notable es que este freno no se debe a falta de nutrientes ni de luz solar. De hecho, otras bacterias similares, como Synechococcus, continúan creciendo a temperaturas más altas sin mostrar esa caída. El problema es fisiológico: las enzimas y sistemas fotosintéticos de Prochlorococcus empiezan a fallar con el exceso de calor.
«Me hacía preguntas muy básicas —recuerda Ribalet—. ¿Las Prochlorococcus son felices cuando hace calor? ¿O no lo son? Ahora sabemos que no lo son».
¿Puede adaptarse «Prochlorococcus» al cambio climático?
Una de las grandes preguntas es si esta bacteria podría evolucionar para resistir al calentamiento global. Para comprobar si Prochlorococcus podría resistir mejor al calor en el futuro, los investigadores hicieron una simulación en la que imaginaron una variante capaz de soportar hasta 30 ºC. Pero incluso en ese escenario optimista, la productividad de la bacteria seguía cayendo de forma notable en las regiones más cálidas bajo un escenario de altas emisiones de gases de efecto invernadero.
«La explicación más sencilla para los datos que tenemos es esta —resume Ribalet—. Si en el futuro aparece evidencia de cepas resistentes al calor, la recibiríamos con entusiasmo. Sería una esperanza para estos organismos tan cruciales».
La historia evolutiva ayuda a entender por qué esa adaptación no es sencilla. Mientras que Synechococcus conserva un genoma complejo con múltiples herramientas de respuesta al estrés, Prochlorococcus optó por un genoma simplificado que sacrifica versatilidad a cambio de eficiencia. Esa estrategia fue excelente en mares estables y pobres, pero deja a la bacteria mal preparada frente a un estrés térmico creciente.
Consecuencias en cadena
El declive de Prochlorococcus no sería un simple reemplazo de una especie por otra. Al perder al organismo más abundante del océano, el equilibrio ecológico marino se alteraría profundamente. El estudio advierte de posibles efectos en cascada:
⚠️ Menos carbono fijado y exportado al fondo marino. Prochlorococcus contribuye al bombeo biológico de carbono, que retira CO₂ de la atmósfera y lo entierra en los océanos. Su reducción significaría menos secuestro de carbono.
⚠️ Cambios en la red alimentaria. Muchas especies de zooplancton dependen directamente de estas bacterias. Su colapso alteraría la disponibilidad de alimento para peces comerciales y otros organismos marinos.
⚠️ Impacto en bacterias asociadas. Prochlorococcus mantiene relaciones simbióticas con microorganismos como SAR11, la bacteria heterótrofa más abundante del planeta. Su declive podría desestabilizar comunidades microbianas enteras.
Si Synechococcus ocupa el espacio vacío, no está claro que pueda reemplazarlo. «Si Synechococcus toma el relevo, no está garantizado que otros organismos interactúen con él de la misma manera que lo han hecho con Prochlorococcus durante millones de años”, advierte Ribalet.
Miembros de la tripulación trabajan durante una campaña de investigación a bordo del buque Thomas G. Thompson. El dispositivo de la izquierda recoge muestras de agua a distintas profundidades. También se embarcó el citómetro de flujo SeaFlow, aunque no aparece en la imagen. Cortesía: Kathy Newer/University of Washington
El futuro bajo dos escenarios climáticos
Para cuantificar el impacto, el equipo integró los datos en un modelo global de ecosistemas marinos. Simularon dos trayectorias de emisiones de CO₂: una moderada, equivalente al escenario climático RCP4.5; y otra extrema, similar al RCP8.5.
✅ Escenario moderado (650 ppm de CO₂ en 2100): el calentamiento medio del mar sería de +1,9 ºC, con una reducción del 6% en nutrientes superficiales. Prochlorococcus caería un 17% en los trópicos y un 10% a escala global.
✅ Escenario extremo (1.370 ppm de CO₂ en 2100): el mar se calentaría +3,8 ºC y los nutrientes disminuirían un 9%. La pérdida alcanzaría hasta el 51% en los trópicos y un 37% global.
Regiones como el Pacífico Occidental tropical sufrirían una auténtica zona cero, con colapsos casi completos de la población. No obstante, su rango geográfico no desaparecería por completo: «Se va a expandir hacia los polos, al norte y al sur — explica Ribalet—. No van a extinguirse, pero su hábitat se desplazará».
Un aviso desde lo invisible
Paradójicamente, Prochlorococcus ya sobrevivió a climas extremos en la historia de la Tierra. Durante el óptimo climático del Eoceno, hace 50 millones de años, las aguas tropicales superaban los 35 ºC. Probablemente la bacteria lo consiguió desplazándose hacia latitudes más frías. El problema es que la velocidad actual del cambio climático es inédita: lo que antes ocurrió en cientos de miles de años ahora sucede en décadas. La capacidad de migración y adaptación evolutiva puede no ser suficiente.
Los autores del estudio subrayan que este trabajo ofrece una lección doble. Por un lado, la importancia de los microorganismos marinos invisibles: son ellos los que sostienen la vida oceánica y el clima global. Por otro, la necesidad de incorporar límites fisiológicos reales en los modelos climáticos. Hasta ahora, muchos escenarios asumían que los pequeños fitoplancton seguirían expandiéndose con el calor. Este estudio demuestra que esa predicción era demasiado optimista.
En palabras de Ribalet, «Prochlorococcus ha sido uno de los mayores éxitos evolutivos del planeta, pero también es un recordatorio de que hasta los organismos más abundantes del océano tienen límites. Y estamos empujándolos demasiado rápido». ▪️
Información facilitada por la Universidad de Washington
Fuente: Ribalet, F., Dutkiewicz, S., Monier, E. et al. Future ocean warming may cause large reductions in Prochlorococcus biomass and productivity. Nature Microbiology (2025). DOI: https://doi.org/10.1038/s41564-025-02106-4
