Un estudio científico internacional revela cómo el fitoplancton marino afecta a la regulación climática de la Tierra
Aunque son invisibles a simple vista, determinados organismos del fitoplancton marino desempeñan un papel esencial en el funcionamiento del planeta. Algunas de estas microscópicas algas participan activamente en el ciclo global del carbono y condicionan la capacidad de los océanos para almacenar parte del CO₂ presente en la atmósfera.
Entre ellas se encuentran los cocolitóforos, organismos unicelulares que se recubren de pequeñas placas de calcita llamadas cocolitos. La formación de estas estructuras minerales y su posterior acumulación en los sedimentos marinos desempeñan un papel relevante en el transporte de carbono desde la superficie oceánica hacia las profundidades.
Ahora, una investigación internacional liderada por Alba González-Lanchas, investigadora postdoctoral en la Universidad de Oxford y recientemente afiliada como investigadora distinguida en el Área de Paleontología del Departamento de Geología de la Universidad de Salamanca, ha logrado determinar cómo las condiciones ambientales regulan la producción de calcita en diferentes grupos de cocolitóforos.
El trabajo, desarrollado durante la etapa postdoctoral de González-Lanchas en el Departamento de Ciencias de la Tierra de la Universidad de Oxford (Reino Unido), acaba de ser publicado en la revista científica “Nature Communications”. En el estudio participan también investigadores de los departamentos de Geología y de Didáctica de las Matemáticas de la Universidad de Salamanca, junto con científicos de la Universidad de Bremen (Alemania) y de ETH Zürich (Suiza).
La investigación aporta una reconstrucción inédita de la respuesta fisiológica de estos organismos en el medio natural y permite conectar el funcionamiento de células microscópicas con procesos de alcance global, como el ciclo del carbono y la regulación climática de la Tierra.
Un archivo natural conservado en los sedimentos del Atlántico
Los cocolitos producidos por estos organismos pueden conservarse durante largos periodos en los sedimentos del fondo marino. Su tamaño, grosor y cantidad de calcita contienen información sobre las condiciones en las que vivieron las células que los produjeron.
Sin embargo, interpretar correctamente este registro fósil ha representado tradicionalmente un reto para la comunidad científica. Los experimentos de laboratorio permiten conocer la respuesta de los organismos bajo condiciones controladas, pero trasladar esos resultados a ecosistemas reales y a escalas de tiempo geológicas no resultaba sencillo.
Para superar esta dificultad, el equipo liderado por González-Lanchas desarrolló un nuevo marco teórico y metodológico con el que reconstruir la fisiología de los cocolitóforos a partir de materiales sedimentarios. Los investigadores analizaron cocolitos bien conservados procedentes de sedimentos superficiales recogidos a lo largo de un transecto de norte a sur del océano Atlántico. Las muestras abarcan ambientes muy contrastados, desde las aguas subpolares hasta las regiones tropicales.
Mediante técnicas de microscopía y análisis de imagen, el equipo midió la abundancia de los distintos organismos y las variaciones en el tamaño, grosor y masa de calcita de sus placas. Estos datos se combinaron con resultados procedentes de estudios experimentales en cultivos para estimar parámetros como la velocidad de crecimiento celular, la intensidad de la calcificación o la cantidad de calcita producida por cada célula.
Estrategias opuestas ante la disponibilidad de carbono
Los resultados muestran que “los principales grupos de cocolitóforos no responden de la misma manera ante unas condiciones ambientales favorables”. Las especies más pequeñas y de crecimiento rápido produjeron cocolitos más intensamente calcificados cuando el entorno favorecía su desarrollo. Por el contrario, las especies de mayor tamaño y fuertemente calcificadas redujeron la intensidad de este proceso cuando alcanzaron sus mayores tasas de crecimiento y abundancia.
Según los investigadores, estas diferencias reflejan un compromiso fisiológico entre la demanda de carbono de las células y la cantidad disponible en el medio marino. En las especies pequeñas, el suministro ambiental parece suficiente para mantener simultáneamente un crecimiento rápido y una producción intensa de calcita. En las especies grandes, en cambio, las necesidades celulares pueden superar el carbono disponible cuando el crecimiento es elevado, lo que limita la cantidad de calcita que pueden producir.
El estudio permite así explicar, según Alba González-Lanchas, “por qué organismos que comparten un mismo ecosistema pueden mostrar comportamientos de calcificación opuestos y cómo su tamaño y fisiología condicionan su respuesta a los cambios ambientales”.
Una frontera biogeográfica en los 40 grados norte
La investigación también identifica una importante división geográfica en la producción de calcita a lo largo del océano Atlántico, situada aproximadamente en torno a los 40 grados de latitud norte. Al norte de esta frontera, la producción está dominada por especies grandes y fuertemente calcificadas. Al sur prevalecen las especies más pequeñas y de crecimiento rápido. Esta separación coincide con grandes gradientes ambientales relacionados con la temperatura superficial del océano, la disponibilidad de nutrientes y las características químicas del agua marina.
Los científicos proponen que esta frontera marca la transición entre dos mecanismos diferentes de calcificación: uno condicionado principalmente por la velocidad de las reacciones químicas y otro limitado por el transporte de carbono hacia el interior de las células.
Una herramienta para estudiar el pasado y anticipar el futuro
Los nuevos resultados permiten avanzar en la comprensión del funcionamiento del océano actual, pero también ofrecen una herramienta para investigar cómo respondieron estos organismos a los grandes cambios climáticos del pasado.
La metodología desarrollada permitirá reconstruir la fisiología de los cocolitóforos conservados en registros sedimentarios antiguos y analizar su comportamiento durante distintos intervalos geológicos.
De este modo, los científicos podrán estudiar con mayor precisión cómo los cambios de temperatura, disponibilidad de nutrientes y química oceánica alteraron la composición y el funcionamiento de las comunidades de fitoplancton calcificante.
El avance también resulta relevante para anticipar los efectos del cambio climático actual. El calentamiento del océano y las modificaciones de la química marina provocadas por el aumento del CO₂ atmosférico pueden alterar el equilibrio entre el carbono disponible en el medio y las necesidades fisiológicas de estos organismos.
Comprender estos mecanismos permitirá predecir qué grupos de calcificadores estarán mejor preparados para sobrevivir y cómo podría reconfigurarse la capacidad del océano para intervenir en el ciclo global del carbono durante los próximos siglos.
Tecnología desarrollada en la Universidad de Salamanca
Una de las herramientas fundamentales empleadas en la investigación es la técnica de microscopía de polarización circular y el programa de análisis de imagen C-Calcita, que se ha desarrollado y patentado en la Universidad de Salamanca a lo largo de la última década por los investigadores Miguel Ángel Fuertes y José-Abel Flores, coautores del artículo.
Esta metodología permite analizar cuantitativamente las características de los cocolitos y cuenta con una trayectoria consolidada en la investigación micropaleontológica de nanofósiles calcáreos.
Su aplicación en este estudio refuerza la posición internacional de la Universidad de Salamanca en este ámbito científico y da continuidad a una extensa red de colaboraciones con instituciones europeas especializadas en ciencias oceánicas.
Retorno de talento investigador a la USAL
El artículo constituye uno de los principales resultados de la investigación postdoctoral desarrollada por Alba González-Lanchas en la Universidad de Oxford entre 2022 y 2025, dentro del proyecto PUCCA, financiado por el Natural Environment Research Council del Reino Unido y liderado por la profesora Rosalind E.M. Rickaby, autora de este artículo.
González-Lanchas obtuvo el doctorado en Geología en la Universidad de Salamanca en 2021, bajo la supervisión de José-Abel Flores y Francisco J. Sierro. Durante su formación predoctoral se especializó en la calcificación de los cocolitóforos y en la aplicación de técnicas de análisis de imagen y geoquímica al estudio de registros sedimentarios.
Tras obtener un contrato de excelencia del programa Beatriz Galindo para la atracción de talento investigador formado en el extranjero, se incorporó a finales de 2025 como investigadora distinguida al Departamento de Geología de la Universidad de Salamanca.
La científica mantiene además su vinculación como visitante académica con la Universidad de Oxford y participa en colaboraciones y programas internacionales de investigación oceánica, entre ellos el International Ocean Drilling Program (IODP).
Detalles de la publicación
El estudio ha sido publicado en la revista “Nature Communications”.
