Prochlorococcus, el maravilloso microorganismo que en secreto hace funcionar el planeta, podría estar en peligro

Tema: Los océanos, que cubren el 70% de la superficie terrestre, son vitales para la vida, ya que producen la mitad del oxígeno del planeta principalmente a través de pequeños organismos fotosintéticos como el fitoplancton y las cianobacterias, especialmente Prochlorococcus. Estos microorganismos desempeñan un papel crucial en la regulación del dióxido de carbono atmosférico y el mantenimiento de la cadena alimentaria marina, siendo Prochlorococcus el productor primario más abundante y eficiente en aguas tropicales y subtropicales. Sin embargo, el aumento de la temperatura oceánica amenaza su supervivencia, ya que Prochlorococcus solo prospera en rangos de temperatura específicos; el cambio climático podría reducir significativamente sus poblaciones, lo que podría perturbar los ecosistemas marinos y alterar la distribución de estos organismos esenciales.

1. Introducción

1.1 Los océanos como pulmones del planeta

Aunque nuestro planeta se llama Tierra, la realidad es que la mayor parte de su superficie está cubierta de agua. Los mares y océanos ocupan el 70 % del planeta, son el hábitat natural de miles de especies animales y vegetales y representan el sustento de millones de personas (Fig. 1). En los océanos se produce mas del 50 % del oxígeno del planeta, además este ecosistema es un importante sumidero de carbono ya que absorbe casi una tercera parte del dióxido de carbono (CO₂) de la atmósfera (uno de los principales factores responsables del calentamiento global) (Naciones Unidas, 2022).

Figura 1. Los océanos cumplen un papel en la vida cotidiana, funcionan como los 'pulmones de nuestro planeta' y como fuente de alimentos y medicinas (Programa de las Naciones Unidas para el Medio Ambiente -PNUMA- y la Comisión Económica para América Latina y el Caribe -CEPAL-) (Naciones Unidas, 2022).

Los principales responsables de la producción de oxígeno en el océano son los organismos fotosintéticos, especialmente el fitoplancton y las cianobacterias (Fig. 2), que realizan la fotosíntesis para producir oxígeno utilizando la energía de la luz solar. Estos organismos microscópicos, parecidos a las plantas, capturan CO₂ de la atmósfera y liberan oxígeno. El fitoplancton es un término general para organismos fotosintéticos microscópicos en el agua, mientras que las cianobacterias son un tipo específico de bacterias fotosintéticas que forman parte del fitoplancton, conocidas como algas verde-azules. Si bien, por un tiempo las cianobacterias fueron consideradas dentro del grupo de las algas, los diversos estudios sobre su genoma y evolución han demostrado que en realidad son bacterias).

Ambos, fitoplancton y cianobacterias, son fundamentales para los ecosistemas acuáticos, ya que realizan la fotosíntesis, producen oxígeno y son la base de la cadena alimentaria marina.

Figura 2. Ejemplos de cianobacterias marinas: Synechococcus y Prochlorococcus (Tomado de SW, 2025).

1.2 ¿Cuál es la importancia de las cianobacterias?

Sin embargo, las cianobacterias marinas son las responsables de producir más del 50% del oxígeno que se produce en La Tierra. Ellas dotan de oxígeno al mar, permitiendo que respiren los seres marinos. Si las cianobacterias dejaran de cumplir su función, el mar sería un cementerio; ellas generaron la bolsa de oxígeno primigenia de la que aún respiramos en el planeta tierra.

Durante la primera mitad de la historia de nuestro planeta no hubo oxígeno en la atmósfera. Fueron las cianobacterias primigenias las que evolutivamente desarrollaron la fotosíntesis oxigénica: un método para tomar energía de la luz del sol para producir azúcares del agua y el CO₂, que tiene como resultado final la liberación de oxígeno (Fig. 3). En nuestra historia evolutiva, este espectacular evento que se conoce como la “Gran Oxidación” (GO) (Fig. 4; Wikipedia, 2025) o la “revolución del oxígeno”, fue determinante. El aumento de la concentración de oxígeno permitió la aparición de formas de vidas multicelulares, que fueron aumentando su complejidad hasta alcanzar la biodiversidad actual.

Figura 3. Ilustración de las condiciones de la tierra primigenia durante “la Gran Oxidación” (Tomado de Crónica, 2022).

La cronología más aceptada de la GO sugiere que el oxígeno libre fue producido primero por los organismos procariotas fotosintéticos (cianobacterias -Fig. 4, estrella morada-) y luego por los eucariotas que surgieron posteriormente llevando a cabo la fotosíntesis oxigénica de forma más eficiente (Fig. 4, estrella verde); el exceso de oxígeno que estos organismos producen es un producto de desecho. Estos organismos vivieron mucho antes de la “Gran oxidación”, quizás hace ya más de 3,500 millones de años (Wikipedia, 2025).

En la actualidad seguimos viviendo de esta reserva creada durante millones de años (Fig. 4, estrella amarilla), que se mantiene gracias a que el balance con los otros procesos donde el consumo oxígeno es casi nulo. Sólo una milésima parte de la actividad fotosintética mundial escapa de los procesos biológicos y se agrega al oxígeno atmosférico.

Figura 4. Línea de tiempo de la historia de la vida. (Tomado de Wikipedia, 2025).

2. Prochlorococcus

Prochlorococcus es el género de cianobacterias marinas cuyo tamaño oscila entre las 0.4 a 0.6 micras y contiene clorofila b como pigmento fotosintético. Estas bacterias pertenecen a la fracción del plancton denominado picoplancton (Fig. 4) y son la forma de vida más abundante en el océano y la Tierra.

Junto con Synechococcus, Prochlorococcus son los principales productores primarios, siendo ambos los principales responsables de gran porcentaje de la producción fotosintética de oxígeno (Fig. 2) (Munn, 2011). El análisis de las secuencias del genoma de 12 cepas de Prochlorococcus muestran que 1,100 genes son comunes en todas las cepas, y el tamaño medio de genoma es de aproximadamente 2,000 genes mientras que las algas eucariotas contienen más de 10,000 genes (Kettler et al., 2007)

Poco se sabía de Prochlorococcus antes de 1988. Entonces se encontró que Prochlorococcus, era una cianobacteria marina que podía vivir en condiciones extremas y de la que se creía que sólo se alimentaba de la luz, es decir, generando su propio alimento por el proceso de la fotosíntesis. Sin embargo, un equipo de investigación del Departamento de Bioquímica y Biología Molecular de la Universidad de Córdoba demostró que Prochlorococcus es perfectamente capaz de absorber glucosa del océano (Muñoz-Marín et al., 2017). Esta capacidad (generar energía a partir de la absorción de la glucosa) es una de la adaptabilidad de este organismo que sabe aprovechar la luz –que sigue siendo su principal fuente de energía y la única que garantiza su supervivencia- y otros recursos para sobrevivir en un medio en el que entra en competencia con otras especies (Universidad de Córdoba, 2013).

3. ¿Parte de nuestro pulmón marino está en peligro?

Prochlorococcus es el organismo fotosintetizador más abundante en el océano, y por sí solo representa el 5 % de la fotosíntesis global. Dado que Prochlorococcus prospera en los trópicos, los investigadores predijeron que se adaptaría bien al calentamiento global. Sin embargo, un estudio reciente ha revelado que Prochlorococcus prefiere aguas entre los 19 y 29 °C y no tolera temperaturas mucho más cálidas (Ribalet et al., 2025). Lo preocupante, es que los modelos climáticos predicen que las temperaturas oceánicas subtropicales y tropicales superarán ese umbral en los próximos 75 años.

En los últimos 10 años, Ribalet et al. (2025) realizaron cerca de 100 cruceros de investigación para estudiar Prochlorococcus. Su equipo analizó alrededor de 800 mil millones de células del tamaño de Prochlorococcus a lo largo de 240,000 kilómetros alrededor del mundo para determinar su estado y si pueden adaptarse a las nuevas condiciones que se pronostican. Los resultados mostraron que la tasa de división celular varía con la latitud, posiblemente debido a la cantidad de nutrientes disponibles, la luz solar o la temperatura. Los investigadores descartaron los niveles de nutrientes y la luz solar antes de centrarse en la temperatura. Prochlorococcus se multiplica con mayor eficiencia en aguas entre 19 y 29 °C, pero por encima de 29 °C, la tasa de división celular se desplomó, reduciéndose a tan solo un tercio de la tasa observada a 19 °C y la abundancia celular siguió la misma tendencia (Fig. 5).

En el océano, la turbulencia (mezcla) transporta la mayoría de los nutrientes a la superficie desde las profundidades. Esto ocurre más lentamente en aguas cálidas, y las aguas superficiales en las regiones más cálidas del océano son escasas en nutrientes. Las cianobacterias son uno de los pocos microbios que se han adaptado a vivir en estas condiciones. Sin embargo, en alta mar, en los trópicos, el agua es de un azul brillante y hermoso porque contiene muy poco fitoplancton, aparte de Prochlorococcus. Los microbios, al ser tan pequeños, pueden sobrevivir en estas áreas porque requieren muy poco alimento. Su actividad sustenta la mayor parte de la cadena alimentaria marina, desde pequeños herbívoros acuáticos hasta ballenas (University of Washington, 2025).

Figura 5. Clasificación del fitoplancton con base en su tamaño (Tomado de Samudio Reséndiz et al., 2023).

4. ¿Que podemos esperar?

Prochlorococcus es una de las dos cianobacterias que dominan las aguas tropicales y aguas subtropicales. La otra, Synechococcus, es más grande, con un genoma menos estilizado. Los investigadores descubrieron que, aunque Synechococcus puede tolerar aguas más cálidas, necesita más nutrientes para sobrevivir. Si la población de Prochlorococcus disminuye, Synechococcus podría ayudar a cubrir la escasez, pero no está claro cuál sería el impacto en la red alimentaria. Si Synechococcus se impone, no es seguro que otros organismos puedan interactuar con ella de la misma manera que lo han hecho con Prochlorococcus durante millones de años (University of Washington, 2025; Macho Stadler, 2025).

Figura 6. Respuestas dependientes de la temperatura en poblaciones de Prochlorococcus. En el panel 1 se muestra la relación entre la temperatura y el número de divisiones celulares por día, y en el panel 2, se muestra la abundancia de células en función de la temperatura del océano (Tomado de Ribalet et al., 2025). 

Las proyecciones climáticas estiman las temperaturas oceánicas basándose en las tendencias de las emisiones de gases de efecto invernadero. En este estudio, los investigadores analizaron cómo podría comportarse Prochlorococcus en escenarios de calentamiento moderado y alto. En los trópicos, un calentamiento moderado podría reducir la productividad de Prochlorococcus en un 17 %, pero un calentamiento más severo la diezmaría en un 51 %. A nivel mundial, el escenario moderado produjo una disminución del 10 %, mientras que los pronósticos más cálidos redujeron a Prochlorococcus en un 37 %.

5. Conclusiones

Durante millones de años, Prochlorococcus ha perfeccionado la capacidad de hacer más con menos, eliminando genes que no necesitaba y conservando sólo lo esencial para la vida en aguas tropicales pobres en nutrientes. Esta estrategia dio resultados espectaculares, pero ahora, como el calentamiento de los océanos está sucediendo más rápido que nunca, Prochlorococcus se ve limitado por su genoma. No puede recuperar genes de respuesta al estrés que descartó desde hace mucho tiempo.

Su distribución geográfica se expandirá hacia los polos, al norte y al sur, de acuerdo con Ribalet et al. (2025). Prochlorococcus no van a desaparecer, pero su hábitat cambiará, lo que podría tener consecuencias drásticas para los ecosistemas subtropicales y tropicales.

6. Referencias

1. Crónica. 2022. Microbios y minerales pudieron desatar la oxigenación de la Tierra. Crónica. Consultado 01/10/2025.

2. Kettler G.C., Martiny A.C., Huang K., Zucker J., Coleman M.L., Rodrigue S., Chen F., Lapidus A., Ferriera S., Johnson J., Steglich C., Church G.M., Richardson P., Chisholm S.W. 2007. Patterns and implications of gene gain and loss in the evolution of Prochlorococcus. PLoS Genet, 3(12):e231.

3. Macho Stadler M. 2025. El microorganismo que hace funcionar el planeta en secreto. Mujeres con ciencia. Consultado 01/10/2025.

4. Munn, C. 2011. Marine Microbiology: ecology and applications. Second Ed. Garland Science.

5. Muñoz-Marín MD, Gómez-Baena G, Díez J, Beynon RJ, González-Ballester D, Zubkov MV, García-Fernández JM. 2017. Glucose Uptake in Prochlorococcus: Diversity of Kinetics and Effects on the Metabolism. Front Microbiol, 8(8):327.

6. Naciones Unidas, 2022.  Salvemos Los Océanos. X. Consultado 01/10/2025. 

7. Ribalet, F., Dutkiewicz, S., Monier, E. et al. 2025. Future ocean warming may cause large reductions in Prochlorococcus biomass and productivity. Nat Microbiol, 10: 2441–2453. 

8. Samudio Resendiz M.E., Hernández Márquez S., Balboa Calvillo A.K. 2023. Fitoplancton. UAM. P23.

9. SW. 2025. With names like Thalassionema, Synechococcus, and Prochlorococcus, these microscopic organisms are hard for people to connect with, but they are the foundation of life on our planet. Sail World. Consultado 01/10/2025.  

10. Universidad de Córdoba. 2013. El rey del mar mide 0,4 micras y vive de luz y glucosa. SiNC. Consultado 01/10/2025.

11. University of Washington. 2025. The ocean’s most abundant microbe is near its breaking point. ScienceDaily. Consultado 01/10/2025.

12. Wikipedia. 2025. La Gran oxidación. Wikipedia. Consultado 01/10/2025.