Científicos descubren cómo un microbio vital para el océano se adapta al calentamiento global

El aumento de la temperatura superficial de los océanos avanza a un ritmo acelerado. Registros satelitales muestran que la tasa de calentamiento global del mar pasó de 0,06 °C por década en los años 80 a 0,27 °C por década en los últimos años, según un análisis de la Agencia Espacial Europea (ESA). Este fenómeno, impulsado por el incremento de gases de efecto invernadero y la retención por parte de la Tierra de más energía solar de la que emite al espacio, plantea desafíos para la estabilidad de los ecosistemas marinos y la circulación de nutrientes esenciales.

Sin embargo, un estudio reciente publicado en Proceedings of the National Academy of Sciences analiza cómo se adapta Nitrosopumilus maritimus, un microorganismo clave en el ciclo del nitrógeno marino, a este calentamiento. A través de experimentos de laboratorio y modelos globales, el trabajo explora a este microbio y su eficiencia en el uso de recursos limitados, como el hierro, bajo condiciones de mayor temperatura y escasez de nutrientes.

Microbios que sostienen el equilibrio del océano

El ciclo marino del nitrógeno es un proceso natural que permite que este nutriente esencial circule y se transforme en el océano. A través de distintas etapas, microorganismos convierten compuestos como el amoníaco en otras formas de nitrógeno que pueden ser aprovechadas por plantas y animales marinos, lo que resulta clave para mantener la vida en el mar.

El microorganismo Nitrosopumilus maritimus se encuentra entre los más abundantes en los océanos y destaca por su papel central en este ciclo que determina la productividad y la biodiversidad marina. Según el artículo de The Conversation firmado por el microbiólogo Sergio Vasco Francisco y la investigadora Maria Elena Casacuberta Suñer, esta especie utiliza amoníaco y oxígeno en cantidades muy bajas para obtener energía.

Además, en situaciones donde falta oxígeno, puede producirlo por sí misma a partir de una reacción química llamada dismutación del óxido nítrico, un proceso mediante el cual el microbio transforma una sustancia (óxido nítrico) en oxígeno y nitrógeno. Esta capacidad metabólica le permite sobrevivir en el contexto de mares cada vez más cálidos y con menor disponibilidad de recursos en las zonas profundas.

El nuevo estudio científico describe que los arqueas oxidantes de amoníaco, como el Nitrosopumilus maritimus, representan aproximadamente el 30% de la población microbiana del plancton marino y son responsables de realizar transformaciones químicas que cambian el tipo de nitrógeno presente en el agua, lo que hace que este nutriente esté disponible para otros organismos. Esta función regula el crecimiento de otros microorganismos y sostiene la base de la cadena alimentaria oceánica.

Según los autores del estudio, todavía se sabe poco sobre cómo el aumento de la temperatura y la cantidad de ciertos metales, como el hierro, afectan el funcionamiento de estos microbios en un océano que se calienta rápidamente.

Este metal es fundamental para el microorganismo porque le permite activar las enzimas que necesita para obtener energía y realizar las transformaciones químicas del nitrógeno en el océano. Sin suficiente hierro, su actividad y crecimiento se ven limitados.

Cambios en la eficiencia metabólica bajo condiciones extremas

La investigación muestra que al aumentar la temperatura en 5 °C, Nitrosopumilus maritimus necesita mucho menos hierro para crecer: sus requerimientos bajaron más del 80%. Esto significa que, con más calor, el microbio aprovecha mejor el poco metal que hay disponible.

En los experimentos, los científicos analizaron las proteínas de las células de este microbio y observaron que, cuando hay poco hierro, disminuye la cantidad de una proteína llamada ferredoxina y aumenta la de otra, la plastocianina, que usa cobre en vez de hierro. Estos cambios se volvieron aún más marcados cuando subió la temperatura. De acuerdo con el artículo, estos resultados sugieren una “regulación coordinada” ante una falta de hierro combinada con temperaturas más altas.

Para saber si este efecto podría influir en todo el océano, el equipo usó modelos informáticos que simulan cómo funcionan los mares. Los resultados indicaron que el aumento de eficiencia de estos microbios se nota sobre todo en las zonas más cercanas a los polos, pero los cambios en el amoníaco, un compuesto clave, se trasladan también hacia regiones más cercanas al ecuador por el movimiento de las corrientes marinas.

Proyecciones y contexto en el calentamiento global

El contexto de esta investigación se inscribe en el marco de un calentamiento oceánico que según la ESA muestra una “aceleración sin precedentes” en la temperatura media superficial global durante las últimas cuatro décadas.

La investigación destaca que, al mejorar su uso del hierro, estos microbios podrían cambiar cómo se distribuyen los nutrientes en el océano y cómo compiten con otras especies en lugares donde ese metal es escaso. Los experimentos y simulaciones sugieren que su papel en la producción de alimento marino y en la diversidad de organismos podría seguir siendo importante, o incluso crecer, a medida que el mar se calienta.

El equipo planea confirmar estos hallazgos con estudios en el océano Pacífico Norte, donde buscarán observar si estos efectos también aparecen en condiciones reales, y cómo la temperatura y la cantidad de metales afectan a las poblaciones de Nitrosopumilus maritimus y otros microbios similares.