Investigadores de la UMH revelan el secreto genético de la bacteria que predomina en los océanos

Investigadores del Departamento de Producción Vegetal y Microbiología de la Universidad Miguel Hernández de Elche (UMH) han logrado un avance clave en microbiología marina: desentrañar el éxito evolutivo de la bacteria SAR11, la más abundante en los océanos, desde un punto de vista genómico. La investigación, publicada en la revista científica Microbiome, demuestra cómo estas bacterias combinan un "núcleo genético" común con pequeñas regiones de "genes flexibles", lo que les permite adaptarse con éxito a los cambios ambientales.

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“Estos resultados nos dan pistas sobre las estrategias que explican el éxito ecológico de SAR11 en ambientes marinos pobres en nutrientes, como el Mediterráneo”, indica José M. Haro Moreno, investigador de la UMH y uno de los primeros firmantes del estudio.

Clave para el equilibrio ecológico

El microbioma marino es crucial para el mantenimiento de los ecosistemas del planeta, ya que impulsa los ciclos biogeoquímicos globales y representa hasta el 98% de la productividad primaria marina. Dentro de este microbioma, el clado SAR11 domina las aguas superficiales del océano, siendo responsable de entre el 20% y el 40% de todas las células procariotas.

“A pesar de la abundancia y distribución cosmopolita de estos microbios, las limitaciones para recuperar toda la riqueza genética de sus poblaciones naturales han impedido desentrañar la relación entre evolución y ecología microbiana desde un punto de vista genómico”, apunta el investigador de la UMH y líder del estudio, Mario López Pérez.

El trabajo se ha centrado en analizar muestras del Mediterráneo, utilizando una combinación inédita de técnicas: genómica de célula única y metagenómica de lectura larga. Gracias a ello, el Grupo de Genómica y Evolución Microbiana de la UMH ha logrado reconstruir con alta resolución la diversidad genética de SAR11, permitiendo observar cómo se organiza su genoma y cómo se diversifican las distintas cepas.

Un genoma compartido con zonas flexibles

El estudio demuestra que las bacterias SAR11 comparten un núcleo genético idéntico en un 81% del genoma. El restante corresponde al llamado "genoma flexible", formado por pequeñas regiones con un solo gen, colocadas siempre en las mismas posiciones dentro del genoma de cada cepa.

“Estas pequeñas variaciones están siempre en el mismo lugar del genoma y contienen genes con funciones equivalentes, aunque en distintas versiones”, explica la investigadora Carmen Molina Pardines, también primera firmante del estudio.

Este patrón permite que varias cepas convivan sin competir agresivamente, favoreciendo así la coexistencia y adaptación. Las bacterias SAR11 forman poblaciones policlonales, es decir, compuestas por múltiples variantes genéticas en un mismo entorno. Esta estrategia mantiene la redundancia funcional y conserva una reserva genética que asegura respuestas rápidas a fluctuaciones ambientales.

Una ventana a la evolución del microbioma marino

Más allá de su aportación científica al conocimiento de SAR11, este estudio representa un hito metodológico. Gracias a la metagenómica de tercera generación, los investigadores han superado barreras técnicas que antes impedían el estudio genómico de estas bacterias, extremadamente difíciles de aislar en cultivo puro.

Este trabajo posiciona a la UMH como referente internacional en el campo del estudio evolutivo del microbioma marino, al ofrecer un enfoque que ayuda a comprender los mecanismos que sostienen la vida en los océanos y, por extensión, en el planeta.

La investigación ha sido financiada por los proyectos FLEX3GEN y MICRO3GEN, del Ministerio de Economía, Industria y Competitividad, con cofinanciación de fondos Feder. También ha contado con becas de doctorado del ministerio para Carmen Molina Pardines, y con una beca del programa Margarita Salas, cofinanciado por el Ministerio de Universidades y la Unión Europea–Next Generation EU, para José M. Haro Moreno.

Acceso al artículo completo:

Molina-Pardines, C., Haro-Moreno, J. M., Rodriguez-Valera, F., & López-Pérez, M. (2025). Extensive paralogism in the environmental pangenome: a key factor in the ecological success of natural SAR11 populations. Microbiome, 13(1), 41.

🔗 https://doi.org/10.1186/s40168-025-02037-6