Sorprendentemente, la subida de las temperaturas resultó en un aumento aún mayor de estas interacciones positivas
Un análisis de seis años de microbios marinos en las aguas costeras de California ha refutado suposiciones sostenidas durante mucho tiempo sobre cómo interactúan los organismos más pequeños del océano.
Investigadores del Instituto Scripps de Oceanografía de la Universidad de California en San Diego descubrieron que los microbios marinos interactúan de maneras que se benefician entre sí con mayor frecuencia que cuando se comen entre sí o compiten.
El equipo también descubrió que los períodos de elevadas temperaturas oceánicas, generalmente épocas de estrés para estos microbios debido a la escasez de nutrientes, en realidad resultaron en un aumento aún mayor de estas interacciones positivas.
Los microbios marinos, como las bacterias y el fitoplancton, forman la base de las redes alimentarias oceánicas, proporcionando sustento a criaturas que van desde el zooplancton hasta las ballenas y sustentando la pesca que alimenta a miles de millones de personas. Estos organismos también ayudan a regular el clima de la Tierra al reciclar carbono, oxígeno y nitrógeno a través del océano y la atmósfera.
Sin embargo, aunque los ecólogos han pasado décadas documentando cómo los lobos, las nutrias marinas y otros grandes animales interactúan en sus ecosistemas, las relaciones entre las formas de vida más abundantes del océano han recibido mucha menos atención, lo que ha creado una importante brecha en nuestra comprensión de cómo funcionan los ecosistemas marinos.
Imagen derecha: Matthew Hubell toma muestras de agua del elevador del muelle para análisis microbiológico. Crédito: Laboratorio de Observación Costera del Océano.
Explicación de las preguntas y la metodología de la investigación
El equipo de investigación se propuso responder a tres preguntas: ¿Con qué frecuencia e intensidad interactúan los microbios marinos? ¿Existen microbios clave que influyen desproporcionadamente en sus comunidades, como las nutrias marinas? ¿Afecta la temperatura del océano a estas interacciones?
Para encontrar respuestas, los investigadores se basaron en un conjunto de datos único creado mediante el análisis de muestras de agua de mar que se han recolectado dos veces por semana en el muelle Scripps en San Diego desde 2018 por el Observatorio Ecológico Scripps y el Sistema de Observación de los Océanos Costeros del Sur de California (SCCOOS).
El poder de este conjunto de datos proviene de sus largas series temporales y del hecho de que proporciona una manera de observar las interacciones microbianas marinas en el océano, mientras que la mayoría de las investigaciones anteriores sobre este tema se llevaron a cabo en el laboratorio.
"El muelle Scripps cuenta con una asombrosa trayectoria de observaciones a largo plazo, la más famosa de las cuales es la de la temperatura. Esta serie temporal enriquece ese legado al brindarnos una visión a largo plazo de toda la comunidad microbiana en estas muestras", afirmó Jeff Bowman, microbiólogo de Scripps que inició el proyecto de recopilación de datos con sus estudiantes en 2018. "El muelle Scripps también es único porque el agua que recolectamos allí es muy similar al agua de mar a cinco millas de la costa. Poder obtener datos de océano abierto sin un barco es fundamental".
Imagen: Interacciones microbianas clave. Crédito: The ISME Journal (2025). DOI: 10.1093/ismejo/wraf287
Hallazgos clave sobre las interacciones microbianas
Mediante la secuenciación de ADN, el equipo identificó los microbios presentes en muestras recolectadas entre 2018 y 2023, rastreando 162 de los tipos más abundantes. Luego, los investigadores aplicaron métodos computacionales para detectar patrones en los datos, revelando cuándo los cambios en la abundancia de un organismo causaban cambios en la de otro, a diferencia de los casos en que los organismos simplemente responden a los mismos factores ambientales.
El análisis reveló tres hallazgos sorprendentes. En primer lugar, las interacciones positivas (en las que el crecimiento de un microbio promovía el de otro) eran mucho más comunes que las interacciones negativas, como la competencia o la depredación. Aproximadamente el 78 % de los microbios tuvieron un efecto positivo neto en sus vecinos.
El estudio no reveló los mecanismos detrás de estas interacciones positivas, pero Ewa Merz, investigadora postdoctoral en Scripps y autora principal del estudio, dijo que un ejemplo potencial podría ser un organismo que libera desechos que otra especie utiliza como nutrientes.
En segundo lugar, el equipo descubrió que, efectivamente, había microbios clave que interactuaban más entre sí en su comunidad, lo que los hacía más influyentes en la estructura de la misma.
En tercer lugar, la temperatura alteró drásticamente la forma en que interactuaban los organismos. En el rango de temperatura de 13 °C (23 °F) observado durante el estudio, las comunidades microbianas se volvieron un 33 % menos interactivas en condiciones más cálidas, mientras que se desplazaron un 11 % hacia interacciones más positivas. Curiosamente, la identidad de las especies microbianas clave cambió con la temperatura.
Imagen derecha: Vista ventral del dinoflagelado Lingulaulax polyedra (anteriormente llamado Lingulodinium polyedra), con un aumento de 900x. Esta es la principal especie responsable de la bioluminiscencia en San Diego. Crédito: Geógrafo en Wikipedia en inglés.
"Los ecólogos marinos se han centrado en las interacciones competitivas y depredadoras, descuidando las interacciones positivas", afirmó Andrew Barton, ecólogo marino de Scripps y autor principal del estudio. "Nuestros resultados demuestran que estas interacciones positivas son comunes y subestimadas".
Implicaciones para los modelos oceánicos y el clima
Los hallazgos sugieren que el calentamiento de los océanos podría tener consecuencias más allá de la simple localización de los microbios: podría alterar fundamentalmente la interacción y el funcionamiento de las comunidades microbianas marinas.
Los actuales modelos de los ecosistemas oceánicos suelen enfatizar interacciones negativas como la competencia y la depredación, pasando por alto la facilitación y no tienen en cuenta explícitamente cómo cambian las interacciones con las condiciones ambientales.
Esto significa que las predicciones sobre cómo responderán los ecosistemas oceánicos al calentamiento podrían estar pasando por alto dinámicas cruciales. Dado que los microbios marinos regulan la captura de carbono y sustentan la pesca de la que depende la humanidad, estos cambios imprevistos podrían tener consecuencias de gran alcance.
Los autores recomiendan que los futuros modelos de comunidades microbianas incorporen interacciones positivas y busquen explicar cómo las relaciones entre especies pueden variar con las condiciones ambientales. También señalan que su enfoque (que combina muestreos de alta frecuencia y a largo plazo con métodos computacionales) podría aplicarse a comunidades microbianas en otros contextos, como el suelo o incluso el intestino humano, para revelar dinámicas igualmente ocultas.
A medida que las temperaturas de los océanos continúan aumentando, comprender cómo responde la base microscópica de la vida marina será esencial para anticipar los cambios en los ecosistemas y los servicios que dependen de ella.
El estudio se publicó en la revista ISME: Temperature alters interactions and keystone taxa in the marine microbiome
