La vida de las cianobacterias marinas.

Desde que tengo uso de razón siempre me ha fascinado el mar. No puedo evitar quedarme mirándolo cada vez que visito la costa y, ciertamente, me cuesta concebir un hogar sin el mar cerca. Hoy vengo a hablaros de un grupo de bacterias que conocí durante la carrera y con el que he tenido la suerte de trabajar durante el máster, las cianobacterias marinas.

¬ŅQu√© son las cianobacterias?

Las cianobacterias son un grupo de organismos procariotas que realizan la fotosíntesis oxigénica, con una gran diversidad morfológica y ecológica, a los que le debemos mucho.

Los antepasados de estas bacterias fueron los responsables de iniciar el lento proceso de conversi√≥n de la atm√≥sfera original (ausente de ox√≠geno) en una atm√≥sfera oxigenada. 

Este hecho es crucial en nuestra historia evolutiva, el aumento en la concentración de oxígeno permitió la aparición de formas de vida multicelulares, que fueron aumentando su complejidad, hasta alcanzar la biodiversidad que presenta nuestro planeta.

Debido a la gran diversidad funcional, morfol√≥gica y ecol√≥gica de este grupo bacteriano, he decidido centrarme en los dos g√©neros con los que pude trabajar durante mi trabajo final de m√°ster, las picocianobacterias marinas de los g√©neros Prochlorococcus y Synechococcus, las m√°s abundantes en los ecosistemas marinos.

Fig.1. Izquierda: Imagen de Prochlorococcus marinus MED4 obtenida por microscop√≠a electr√≥nica de transmisi√≥n, coloreada en verde, propiedad de Luke Thompson del laboratorio de Chisholm y Nikki Watson del Whitehead Institute del MIT. Derecha: Imagen de Synechococcus sp. WH8102 obtenida por microscop√≠a electr√≥nica de transmisi√≥n, coloreada por ordenador, propiedad de John Waterbury del Woods Hole Oceanographic Institute).

¬ŅD√≥nde podemos encontrar estas cianobacterias marinas?

En la figura 2 se puede apreciar la amplia distribución que muestran ambos géneros en la superficie oceánica:

(Fig.2. Obtenida y adaptada del art√≠culo de Flombaum et. al [2])

Estas cianobacterias presentan ecotipos adaptados a diferentes condiciones ambientales. 

Los ecotipos del g√©nero Synechococcus se suelen distribuir de manera superficial atendiendo a la disponibilidad de nutrientes y pueden presentar colores que van desde el verde-azulado hasta  el naranja. Algunos representantes de este g√©nero tienen la capacidad de modificar las prote√≠nas que les confieren color para adaptarse a las condiciones lum√≠nicas.

Por otro lado, el g√©nero Prochlorococcus est√° preparado para habitar diferentes profundidades de la zona f√≥tica (aquellas zonas superficiales donde se recibe la cantidad suficiente de luz solar para poder llevar a cabo la fotos√≠ntesis).

Este g√©nero se suele dividir en dos grupos: Los ecotipos adaptados a vivir en condiciones de alta luminosidad y de baja luminosidad. 

Pero, a pesar de su amplia distribución, los conocemos desde hace poco tiempo.

La primera menci√≥n a representantes marinos del g√©nero Synechococcus se realiz√≥ en el a√Īo 1979 [4,5], y el g√©nero Prochlorococcus fue descubierto por Sallie W. Chisholm, R. J. Olson y colaboradores en el a√Īo 1988 [6].

El descubrimiento del g√©nero Prochlorococcus se dio durante una expedici√≥n para mapear la distribuci√≥n del fitoplancton en los oc√©anos. Chisholm relata en una charla TED [8] c√≥mo, lo que durante un a√Īo pensaron que se trataba de ruido o interferencias en la medida, eran en realidad unas c√©lulas muy peque√Īas que conten√≠an clorofila, a las que posteriormente nombraron como Prochlorococcus.

(Fig.3. Imagen de la charla TED de Chisholm [8])

¬ŅQu√© importancia tienen en la actualidad estas cianobacterias marinas?

Estos microorganismos marinos tienen unas dimensiones muy reducidas, mostrando Prochlorococcus un di√°metro de 0,5-0,8 micr√≥metros y Synechococcus un di√°metro de 0,6-1,6 micr√≥metros aproximadamente. 

Sin embargo, a pesar de su reducido tama√Īo, presentan una gran importancia ecol√≥gica, ya que se les considera responsables de, aproximadamente, un 25% de la producci√≥n primaria en los oc√©anos [7], tienen un papel fundamental en los ciclos biogeoqu√≠micos de los mismos y constituyen la base de la cadena tr√≥fica marina.

Las cianobacterias marinas, al igual que muchos otros grupos microbianos, son criaturas incre√≠bles. El ser humano ha vivido muchos a√Īos sin conocer la existencia de estas bacterias y, sin embargo, su amplia distribuci√≥n y su impacto en el medio ambiente nos han permitido estar donde estamos hoy. 

Referencias:

1. Thomas D. Brock. Biología de los microorganismos 14ª Edición.

2. P. Flombaum; J. L. Gallegos; R. A. Gordillo; J. Rincon; L. L. Zabala; N. Jiao; D. M. Karl; W. K. W. Li; M. W. Lomas; D. Veneziano; C. S. Vera; J. A. Vrugt; A. C. Martiny (2013). ¬ęPresent and future global distributions of the marine Cyanobacteria Prochlorococcus and Synechococcus¬ę. Proceedings of the National Academy of Sciences. 110 (24): 9824-9829.

3. C. Six, J.C. Thomas, L. Garczarek, M. Ostrowski, A. Dufresne, N. Blot, D.J. Scanlan and F. Partensky (2007). ‚ÄúDiversity and evolution of phycobilisomes in marine Synechococcus spp.: a comparative genomics study‚ÄĚ. Genome Biology. 8:R259.

4. P. W. Johnson & J. M. Sieburth (1979). ¬ęChroococcoid cyanobacteria in the sea: a ubiquitous and diverse phototrophic biomass¬Ľ. Limnology and Oceanography. 24 (5): 928‚Äď935.

5. J. B. Waterbury; S. W. Watson; R. R. L. Guillard & L. E. Brand (1979). ¬ęWide-spread occurrence of a unicellular, marine planktonic, cyanobacterium¬Ľ. Nature. 277 (5694): 293‚Äď294.

6. S. W. Chisholm, R. J. Olson, E. R. Zettler, J. Waterbury, R. Goericke & N. Welschmeyer (1988). ¬ęA novel free-living prochlorophyte occurs at high cell concentrations in the oceanic euphotic zone¬Ľ. Nature. 334 (6180): 340-343.

7. A.A. Larkin, K.R.M. Mackey & A.C. Martiny (2019). ¬ęMarine Cyanobacteria: Prochlorococcus and Synechococcus¬ę. Encyclopedia of Ocean Sciences. p. 569-573.

8.Penny Chisholm TED2018: Enlace a la charla.

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Ramón Quiles Bernabéu

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