Imagina un mundo donde el aire que respiras se vuelve cada vez más escaso, no por la contaminación industrial, sino por el calor invisible que ahoga a los microbios más prolíficos del océano. Prochlorococcus, una diminuta cianobacteria que flota en las aguas tropicales y subtropicales, es responsable de hasta el 20% del oxígeno que sostiene la vida en la Tierra. Estos organismos unicelulares, tan pequeños que se miden en micrómetros, realizan una fotosíntesis masiva en los océanos abiertos, convirtiendo el dióxido de carbono en el elixir vital que fluye desde las profundidades marinas hasta nuestros pulmones. Pero un estudio reciente, publicado en Nature Microbiology, revela una verdad alarmante: el calentamiento global podría reducir su población a la mitad en las regiones tropicales para finales de siglo, desestabilizando ecosistemas marinos y amenazando la cadena alimentaria global.
El equipo de investigadores, liderado por François Ribalet de la Universidad de Washington, analizó datos de más de 800 mil millones de células de fitoplancton recolectadas durante una década en el Pacífico tropical y subtropical. Utilizando citometría de flujo continua a bordo de cruceros oceanográficos, midieron la fluorescencia de clorofila y el tamaño celular para calcular las tasas de división de Prochlorococcus en función de la temperatura del agua. Los resultados fueron inequívocos: mientras las tasas de reproducción aumentan exponencialmente hasta los 28 °C, por encima de ese umbral caen en picado, triplicándose hacia abajo a 31 °C. En escenarios de calentamiento moderado (SSP2-4.5), la productividad de esta cianobacteria podría declinar entre un 17% y un 34% en los trópicos; en casos de alto calentamiento (SSP5-8.5), el colapso podría alcanzar el 51%, con regiones como el Western Pacific Warm Pool enfrentando un exterminio casi total.
Esta vulnerabilidad no es una sorpresa absoluta, pero el estudio la cuantifica con una precisión inédita, desafiando décadas de suposiciones optimistas. Durante años, los científicos han postulado que Prochlorococcus, con su genoma compacto y su capacidad para adaptarse a aguas nutrient-pobres, se expandiría hacia los polos a medida que los océanos se calientan, ganando terreno en latitudes más altas. Sin embargo, los modelos globales del equipo de Ribalet muestran que, aunque podría haber una migración polar, las pérdidas en los trópicos –donde habita el 75% de las aguas superficiales iluminadas por el sol– superarían cualquier ganancia, resultando en una reducción neta del 10% al 37% en la productividad global para 2100.
Prochlorococcus no es solo un productor de oxígeno; es el pilar de la red trófica marina. Descubierta en 1988 por Sallie Chisholm y colegas en el MIT, esta cianobacteria representa el extremo de la evolución microbiana: con un genoma de apenas 1,6 millones de pares de bases –el más pequeño entre los fotótrofos oxigénicos–, ha perdido genes para tolerar estrés ambiental, optimizándose para nichos estables y oligotróficos. Vive en simbiosis con bacterias «ayudantes» como Alteromonas, que eliminan especies reactivas de oxígeno generadas por la fotosíntesis. Su abundancia –hasta 100 millones de células por litro de agua– la convierte en la fotosintetizadora más prolífica del planeta, contribuyendo no solo al oxígeno atmosférico, sino también a la fijación de carbono y al ciclo de nutrientes como el hierro y el fósforo.
En el corazón del estudio, los investigadores emplearon el instrumento SeaFlow, un citómetro de flujo automatizado que procesa muestras en tiempo real durante travesías oceánicas. Entre 2013 y 2023, este dispositivo analizó muestras de 90 cruceros, cubriendo un vasto gradiente térmico desde las frías corrientes ecuatoriales hasta las cálidas masas subtropicales. «La temperatura emerge como el factor dominante», explica Ribalet en una entrevista. «Aunque la luz y los nutrientes modulan la división celular, es el calor el que impone un límite térmico abrupto. Por encima de 28 °C, las células simplemente no pueden dividirse lo suficientemente rápido para compensar la mortalidad inducida por el estrés térmico».
Los datos revelan un patrón exponencial: de 20 °C a 28 °C, la tasa de división se duplica cada 2-3 °C, alineándose con la regla de Arrhenius para procesos biológicos. Pero el declive post-óptimo es drástico: a 30 °C, la productividad cae un 50%, y a 31 °C, un 70%. Integrando estos hallazgos en un modelo ecosistémico global (basado en el modelo DARWIN), el equipo simuló escenarios futuros bajo las trayectorias del IPCC. En el trópico atlántico y pacífico, las temperaturas superficiales podrían superar regularmente los 30 °C para 2100, creando «zonas muertas» microbianas donde Prochlorococcus colapsa.
Las implicaciones ecológicas son profundas y multifacéticas. Prochlorococcus no solo genera oxígeno; es la base de la cadena alimentaria en océanos abiertos, donde su biomasa soporta zooplancton como los copépodos, que a su vez alimentan a peces pelágicos y aves marinas. Un declive del 50% en los trópicos podría reducir la biomasa de peces tropicales en un 20-30%, exacerbando la inseguridad alimentaria en comunidades costeras dependientes de la pesca, como en el Pacífico Sur o el Golfo de México. Además, al absorber CO₂, Prochlorococcus mitiga la acidificación oceánica; su pérdida aceleraría este proceso, disolviendo conchas de moluscos y corales.
Otro riesgo es la deoxigenación: los océanos ya han perdido un 2% de su oxígeno desde la era preindustrial debido al calentamiento estratificado, que reduce la mezcla vertical. Con Prochlorococcus contribuyendo al 20% del O2 oceánico, un declive global del 10-37% podría amplificar esto en un 2-7%, fomentando hipoxia en capas superficiales y expandiendo zonas muertas como la del Golfo de México, que ya cubre 20.000 km² anualmente. «Esto no es solo una pérdida de oxígeno; es un terremoto en las redes tróficas», advierte Zackary I. Johnson, microbiólogo marino de Duke University, no involucrado en el estudio. «Prochlorococcus ha coevolucionado con su entorno durante millones de años; su genoma minimalista lo hace frágil ante cambios rápidos».
¿Podría adaptarse? El estudio explora esta posibilidad modelando cepas hipotéticas adaptadas al calor, con óptimos elevados a 30 °C. Incluso en estos casos, la producción global caería un 7% bajo calentamiento alto, ya que la adaptación evolutiva —que requiere mutaciones y selección— es lenta en escalas de décadas. «La evolución no es mágica», dice Ribalet. «Prochlorococcus ha perdido genes para respuesta al estrés térmico porque no los necesitaba en su nicho estable. Ahora, con el cambio climático, pagamos el precio de esa especialización».
Otras cianobacterias, como Synechococcus, podrían compensar parcialmente, con aumentos del 5-20% en productividad bajo calentamiento, pero no son equivalentes. Synechococcus prefiere aguas más ricas en nutrientes y no domina los gyres oligotróficos donde Prochlorococcus reina. Un cambio en la composición del fitoplancton podría alterar flujos de carbono y nitrógeno, potencialmente liberando más CO₂ a la atmósfera en un bucle de retroalimentación positiva.
El estudio también destaca brechas en el conocimiento. Los datos se centran en el Pacífico; ¿responderán poblaciones atlánticas de manera similar? Además, factores sinérgicos como la contaminación plástica o la acidificación podrían agravar el estrés térmico, aunque no se modelaron aquí. «Este trabajo es conservador», enfatiza Ribalet. «No incluye contaminantes emergentes ni interacciones microbianas alteradas por el CO₂ elevado, que ya sabemos afectan a Prochlorococcus».
En un contexto más amplio, este hallazgo subraya la fragilidad de los «servicios ecosistémicos» invisibles. Mientras los titulares se centran en glaciares derritiéndose o huracanes intensos, los microbios como Prochlorococcus operan en silencio, sosteniendo la biosfera. Su declive no será un evento catastrófico repentino, sino una erosión gradual: menos oxígeno disuelto, cadenas alimentarias debilitadas, pesquerías colapsando. Para 2050, bajo emisiones moderadas, los trópicos podrían ver un 17% menos de biomasa de Prochlorococcus, suficiente para impactar la captura pesquera global, que ya lucha con sobreexplotación.
Expertos llaman a acción. «Necesitamos monitoreo global continuo, como expandir redes de citometría de flujo», propone Chisholm, pionera en el estudio de Prochlorococcus. «Y, sobre todo, mitigación: reducir emisiones para mantener temperaturas por debajo de 1,5 °C». Organismos como la ONU y la NOAA ya integran estos datos en modelos climáticos, pero la urgencia es palpable. En la COP30, programada para 2025 en Brasil, el impacto en el fitoplancton podría elevarse como un nuevo frente en la diplomacia climática.
Mientras el sol se pone sobre el Pacífico, donde cruceros como el Thomas G. Thompson continúan recolectando datos, Prochlorococcus persiste en su danza fotosintética. Pero el reloj térmico avanza. Si no actuamos, el guardián invisible del oxígeno podría desvanecerse, recordándonos que la vida en la Tierra –desde el krill antártico hasta el humano urbano– depende de lo que no vemos. En palabras de Ribalet: «Estos microbios no piden nada, pero dan todo. Es hora de devolverles el favor».
