Uno de los organismos más laboriosos del océano es el Prochlorococcus marinus, un picoplankton de diminuto tamaño que puede encontrarse en asombrosas cantidades en las aguas superficiales. Este microorganismo, que es más pequeño que un glóbulo rojo humano, es el organismo fotosintético más abundante del planeta. De hecho, colectivamente, el Prochlorococcus fija tanto carbono como todos los cultivos en tierras emergidas. Los científicos continúan descubriendo nuevas formas en que este pequeño microbio influye en el ciclo y almacenamiento del carbono en el océano.
Recientemente, científicos del Instituto Tecnológico de Massachusetts (MIT) han revelado una nueva capacidad de regulación del océano que poseen estos pequeños pero poderosos microbios: el intercambio de bloques de construcción del ADN. En un estudio publicado en la revista Science Advances, el equipo informa que el Prochlorococcus expulsa estos compuestos adicionales a su entorno, donde son «re-alimentados» por otros organismos marinos, ya sea como nutrientes, energía o para regular su metabolismo. Por tanto, lo que el Prochlorococcus rechaza se convierte en un recurso para otros microbios.
Interacciones en el océano
Este intercambio de recursos ocurre en un ciclo regular: el Prochlorococcus tiende a desprender su carga molecular por la noche, momento en el que otros microbios aprovechan rápidamente estos desechos. Para un microbio llamado SAR11, el más abundante en el océano, los investigadores han descubierto que este «tentempié nocturno» actúa como una especie de relajante, ralentizando su metabolismo y permitiendo que se recargue para el día siguiente.
A través de esta interacción de re-alimentación, el Prochlorococcus podría estar ayudando a muchas comunidades microbianas a crecer de manera sostenible, simplemente regalando lo que no necesita. Esta dinámica también podría establecer los ritmos diarios de los microbios a nivel global. Según Sallie «Penny» Chisholm, profesora del MIT y coautora del estudio, «la relación entre los dos grupos más abundantes de microbios en los ecosistemas oceánicos ha intrigado a los oceanógrafos durante años».
Dado que tanto el Prochlorococcus como el SAR11 están presentes en las superficies oceánicas, los investigadores sugieren que el intercambio de moléculas entre ellos podría ser una de las relaciones de re-alimentación más importantes en el océano, constituyendo un regulador clave del ciclo del carbono marino.
El estudio sugiere que los microbios en el océano han desarrollado relaciones que potencian su capacidad de crecimiento de maneras inesperadas. A través de un análisis metagenómico, los científicos compararon los genomas secuenciados de más de 600 muestras de agua de mar de todo el mundo, centrando su atención en las bacterias SAR11. Este análisis reveló que estas bacterias consumen purinas para obtener nitrógeno cuando este es escaso en el agua de mar, y para obtener carbono o energía cuando hay un exceso de nitrógeno, reflejando las presiones selectivas que moldean estas comunidades en diferentes regímenes oceánicos.
Finalmente, el equipo llevó a cabo un experimento en laboratorio para observar directamente el mecanismo mediante el cual las purinas afectan al SAR11. Al exponer estas bacterias a diversas concentraciones de purinas, encontraron que estas ralentizaban sus actividades metabólicas normales y su crecimiento. Sin embargo, cuando se colocaron en condiciones ambientales estresantes, continuaron desarrollándose de manera saludable, como si la pausa metabólica inducida por las purinas les ayudara a evitar los efectos del estrés.
Este hallazgo sugiere que el Prochlorococcus actúa como un director en la sinfonía diaria del metabolismo oceánico, creando una sincronización global entre todas estas células microbianas. Así, los microbios del océano muestran una complejidad y una interdependencia que subrayan la importancia de comprender estos ecosistemas en un contexto más amplio, especialmente ante los desafíos ambientales actuales que enfrenta el planeta.
