Las floraciones algales nocivas (FAN), también conocidas como «mareas rojas», representan una amenaza creciente y devastadora para la acuicultura, la pesca y la salud de los ecosistemas marinos a nivel mundial. La acumulación masiva de fitoplancton puede producir neurotoxinas, crear zonas anóxicas que matan a los peces por falta de oxígeno o incluso obstruir sus branquias. Para un productor acuícola, la aparición súbita de una FAN puede significar la pérdida total de la producción en cuestión de días.
Hasta ahora, uno de los mayores desafíos ha sido la incapacidad de predecir el inicio de la marea roja con suficiente antelación para tomar medidas preventivas. Sin embargo, un revolucionario estudio publicado en la prestigiosa revista Nature Communications por científicos de la University of Washington, del Georgia Institute of Technology, y de la University of Rhode Island presenta una nueva herramienta de pronóstico que podría cambiar las reglas del juego. Los científicos han demostrado que el microbioma oceánico sufre un cambio predecible y cuantificable justo antes de que comience una floración, ofreciendo una ventana de advertencia crucial.
El microbioma como centinela: un cambio de paradigma
En lugar de centrarse únicamente en las algas, los investigadores plantearon una hipótesis innovadora: las bacterias de vida libre que coexisten con el fitoplancton son extremadamente sensibles a los cambios químicos y físicos más sutiles del entorno. Estas bacterias ajustan rápidamente su maquinaria interna —sus proteínas— para responder a estas variaciones. La hipótesis era que esta respuesta bacteriana, detectable a nivel de péptidos (los componentes de las proteínas), ocurre antes de que el fitoplancton comience su crecimiento exponencial característico de una FAN.
El estudio se enfocó en bacterias de vida libre, una decisión estratégica clave. Esto no solo facilita la extracción de señales bacterianas sin la interferencia de la abundante biomasa del fitoplancton, sino que también aumenta la probabilidad de que los biomarcadores identificados sean aplicables a diferentes sistemas de floración, en lugar de estar ligados a una especie de alga particular.
Espionaje molecular en alta resolución
Para probar su hipótesis, el equipo de investigación realizó un muestreo de alta resolución en East Sound, Washington (EE. UU.), un ecosistema costero dinámico. Recolectaron muestras del microbioma bacteriano cada cuatro horas durante el ciclo completo de dos floraciones de la diatomea Chaetoceros socialis.
El diseño experimental fue especialmente robusto:
- Fase de descubrimiento: Utilizaron un primer período de pre-floración, caracterizado por parámetros ambientales más estables, para analizar miles de péptidos bacterianos mediante técnicas avanzadas de espectrometría de masas (metaproteómica) e identificar a los posibles candidatos a biomarcadores.
- Fase de validación: Pusieron a prueba a estos candidatos en un segundo período de pre-floración que ocurrió 17 días después y bajo condiciones de nutrientes completamente diferentes. El objetivo era confirmar si los mismos péptidos mostraban el mismo comportamiento predictivo a pesar de las variaciones ambientales.
Este enfoque de «descubrimiento y validación» en condiciones distintas confiere una gran solidez a los hallazgos, sugiriendo que los biomarcadores no son una simple respuesta a una condición local y puntual.
12 péptidos bacterianos para la alerta temprana
El análisis fue un éxito. El equipo identificó un final de 12 péptidos bacterianos que actúan como biomarcadores predictivos fiables.
Los hallazgos más importantes son:
- Alerta temprana confirmada: Los 12 péptidos mostraron un cambio de estado claro y definitivo (descrito como «no reversible») al menos 24 horas antes del inicio de la floración algal en ambos eventos estudiados.
- Consistencia y robustez: El patrón de estos péptidos fue consistente en las dos floraciones, a pesar de que los perfiles de nutrientes (silicato, nitrato) en el agua eran muy diferentes en cada caso. Esto indica que los biomarcadores responden a una señal fundamental que precede a la floración, independientemente de ciertas condiciones ambientales.
- Origen de los biomarcadores: Los péptidos provenían de clases bacterianas comunes en ecosistemas marinos, como Gammaproteobacteria, Flavobacteriia y Verrucomicrobiae, lo que aumenta la probabilidad de que estos hallazgos puedan generalizarse a otras regiones y tipos de floraciones.
Curiosamente, seis de los doce péptidos validados eran receptores dependientes de TonB (TBDRs), un sistema que las bacterias utilizan para transportar recursos escasos como hierro o carbohidratos. El hecho de que estas proteínas de transporte, metabólicamente costosas, se activen de forma tan temprana y coordinada sugiere que son un indicador muy sensible de los cambios químicos que preparan el terreno para una FAN.
Implicaciones para la acuicultura y la gestión costera
Estos descubrimientos abren la puerta a un cambio radical en la forma en que se gestionan los riesgos asociados a las FAN en la acuicultura.
- Anticipación y mitigación: Una alerta con más de 24 horas de antelación proporciona un tiempo valiosísimo para que los productores puedan tomar medidas de emergencia: detener la alimentación para reducir el estrés de los peces, activar sistemas de oxigenación o incluso, si la logística lo permite, planificar el traslado de jaulas.
- Superación de las limitaciones actuales: A diferencia de los métodos de monitoreo actuales, que a menudo confirman una floración cuando ya está en marcha y causando daño, esta herramienta es verdaderamente predictiva.
- Potencial para un test de «encendido/apagado»: La naturaleza del cambio detectado en los péptidos es tan clara que podría facilitar el desarrollo de un ensayo o test rápido. En lugar de un monitoreo complejo y continuo, se podría buscar la «activación» de esta señal para declarar una alerta de pre-floración, reduciendo costos de desarrollo y operación.
Conclusión: mirando hacia el futuro
Este estudio proporciona la primera evidencia sólida de que el análisis del microbioma bacteriano puede generar biomarcadores fiables para pronosticar el inicio de las floraciones algales nocivas. Aunque los propios autores señalan que se necesita más investigación para validar estos 12 péptidos (y potencialmente otros) en diferentes ecosistemas y con otros tipos de algas —incluidas las altamente tóxicas—, el camino está trazado.
La capacidad de anticipar una FAN, en lugar de solo reaccionar ante ella, ha sido durante mucho tiempo un objetivo fundamental para la ciencia y la industria acuícola. Gracias a estos «centinelas» microscópicos, ese futuro está un paso más cerca, prometiendo una gestión más segura, sostenible y rentable para la acuicultura mundial.
o
Brook L. Nunn
Department of Genome Sciences, University of Washington
Seattle, WA, USA
Email: [email protected]
Referencia ( abierto)
Mudge, M. C., Riffle, M., Chebli, G., Plubell, D. L., Rynearson, T. A., Noble, W. S., Kubanek, J., & Nunn, B. L. (2025). Harmful algal blooms are preceded by a predictable and quantifiable shift in the oceanic microbiome. Nature Communications, 16(1), 1-14. https://doi.org/10.1038/s41467-025-59250-y
Editor de la revista digital AquaHoy. Biólogo Acuicultor titulado por la Universidad Nacional del Santa (UNS) y Máster en Gestión de la Ciencia y la Innovación por la Universidad Politécnica de Valencia, con diplomados en Innovación Empresarial y Gestión de la Innovación. Posee amplia experiencia en el sector acuícola y pesquero, habiendo liderado la Unidad de Innovación en Pesca del Programa Nacional de Innovación en Pesca y Acuicultura (PNIPA). Ha sido consultor senior en vigilancia tecnológica, formulador y asesor de proyectos de innovación, y docente en la UNS. Es miembro del Colegio de Biólogos del Perú y ha sido reconocido por la World Aquaculture Society (WAS) en 2016 por su aporte a la acuicultura.
