La Antártica, a pesar de sus condiciones extremas, alberga una gran diversidad de bacterias adaptadas al frío que cumplen funciones esenciales en los ecosistemas marinos, como el reciclaje de nutrientes y la degradación de materia orgánica. 

Sin embargo, el aumento acelerado de la temperatura asociado al cambio climático plantea interrogantes sobre la capacidad de estas bacterias para persistir en un ambiente cada vez más cálido. 

Con el fin de comprender cómo responden las bacterias antárticas a los cambios de temperatura, en el marco del proyecto “Dilucidando las redes de infección fago-bacteria en ambientes marinos antárticos”, financiado por INACH, evaluamos la temperatura óptima de crecimiento de 18 cepas bacterianas aisladas desde ambientes marinos antárticos durante la campaña ECA 59. 

Nuestra hipótesis fue que la temperatura a la que las bacterias fueron incubadas inicialmente podría influir en su desempeño térmico posterior. El objetivo principal fue determinar si estas bacterias presentan una adaptación estricta al frío o si poseen cierta flexibilidad térmica, lo que permitiría anticipar cómo podrían responder frente a escenarios futuros de calentamiento en el océano Austral.

Nuestros resultados mostraron que las bacterias estudiadas no responden todas de la misma manera a los cambios de temperatura. Algunas crecieron mejor en ciertos rangos térmicos, mientras que otras mostraron un desempeño distinto según la temperatura, lo que evidencia una gran diversidad de comportamientos entre las cepas analizadas (fig. 1). 

En general, la mayoría de las bacterias alcanzó su mejor crecimiento a temperaturas intermedias, entre 15 °C y 25 °C. En cambio, a temperaturas más bajas, como 4 °C, el crecimiento fue reducido, y a temperaturas más altas, como 37 °C, la mayoría de las cepas mostró una disminución en su crecimiento. 

Sin embargo, algunas bacterias lograron crecer incluso a estas temperaturas más elevadas, lo que indica una mayor tolerancia al calor. Estas diferencias sugieren que muchas de las bacterias marinas antárticas no están estrictamente adaptadas solo al frío, sino que presentan distintos grados de flexibilidad térmica, lo que permite agruparlas de manera general en bacterias más adaptadas a ambientes fríos y otras con mayor capacidad para crecer en temperaturas más templadas.

En la figura 2 se muestra que las bacterias estudiadas pueden agruparse según su forma de responder a la temperatura. Un primer grupo presentó un mejor crecimiento en ambientes fríos y templados, especialmente alrededor de los 15 °C, lo que es característico de bacterias adaptadas a condiciones frías. Estas bacterias logran desarrollarse a bajas temperaturas, pero no responden bien cuando el ambiente se vuelve más cálido. 

En contraste, otro grupo de bacterias mostró un mejor crecimiento a temperaturas más altas, cercanas a los 25 °C, e incluso algunas fueron capaces de crecer a 37 °C. Esto indica que estas bacterias tienen una mayor tolerancia a los cambios de temperatura y pueden adaptarse tanto a condiciones frías como más templadas. 

En conjunto, estos resultados muestran que las bacterias marinas antárticas no forman un grupo homogéneo, sino que presentan distintas estrategias para enfrentar la temperatura del ambiente, lo que podría ser clave para su supervivencia en un escenario de calentamiento asociado al cambio climático.

Aunque muchas de las bacterias estudiadas redujeron su crecimiento a temperaturas altas, como 37 °C, se identificó un pequeño grupo que alcanzó su mejor desempeño justamente en esas condiciones. En el extremo opuesto, algunas bacterias mostraron un crecimiento óptimo a temperaturas bajas, por debajo de los 20 °C, lo que indica una fuerte adaptación al frío. En términos generales, la mayoría de las bacterias analizadas creció mejor a temperaturas intermedias, entre 15 °C y 25 °C, lo que sugiere que muchas de ellas no están estrictamente limitadas al frío extremo, sino que poseen distintos grados de tolerancia térmica. Esta diversidad de respuestas podría representar una ventaja frente a escenarios de cambio ambiental, como el aumento de la temperatura del océano, ya que permitiría que algunas bacterias se mantengan activas o se redistribuyan bajo nuevas condiciones ambientales.

A partir de estas diferencias, se exploró si las condiciones iniciales en las que fueron aisladas las bacterias influyen en la forma en que responden a la temperatura, comparando sus patrones de crecimiento entre las distintas cepas (fig. 3A).

Al analizar la relación entre la temperatura a la que las bacterias fueron incubadas inicialmente y la temperatura en la que crecen mejor, no se observó una relación directa entre ambos factores (fig. 3B). Esto indica que las condiciones iniciales de aislamiento no determinan por sí solas cómo responden las bacterias a la temperatura, descartando un efecto importante asociado al proceso de incubación. Si bien las bacterias incubadas inicialmente a 4 °C tendieron a mostrar, en promedio, un crecimiento algo mayor que aquellas incubadas a 20 °C, esta diferencia no fue clara ni consistente. 

Sin embargo, se observó que las bacterias incubadas a temperaturas más bajas presentaron una mayor diversidad de respuestas térmicas, incluyendo algunas capaces de crecer mejor a temperaturas más altas, como 37 °C, un patrón que no se observó en las bacterias incubadas a 20 °C. Estos resultados sugieren que la capacidad de adaptación térmica de las bacterias antárticas no depende únicamente de las condiciones en que fueron aisladas, sino que también podría estar influenciada por la existencia de microambientes con distintas temperaturas y por una mayor flexibilidad metabólica que les permite responder a un rango más amplio de condiciones ambientales.

¿Qué implicancias tienen estos resultados frente a un eventual escenario de cambio climático?

Nuestros resultados indican que no todas las bacterias antárticas responden de la misma manera a los cambios de temperatura. Mientras algunas presentan una mayor flexibilidad térmica, otras, más estrictamente adaptadas al frío, podrían verse desplazadas a medida que el clima antártico se vuelve más templado. 

Este cambio en la composición de las comunidades microbianas podría tener consecuencias importantes para el funcionamiento de los ecosistemas marinos, ya que estas bacterias cumplen roles clave en el reciclaje de nutrientes y otros procesos ecológicos esenciales. 

Comprender cómo responden las bacterias antárticas al aumento de la temperatura permite anticipar posibles cambios en la estructura y resiliencia de los ecosistemas polares. Dado que los microorganismos son la base de muchos procesos biogeoquímicos, su alteración podría afectar el equilibrio ecológico del océano Austral. Por ello, estudiar la biodiversidad microbiana es fundamental para entender y enfrentar los efectos del cambio climático en la Antártica.

Agradecimientos

Las autoras de este trabajo agradecen profundamente al INACH, a través del proyecto RT_27-21, por todo el apoyo entregado para llevar a cabo esta investigación y la participación en la ECA 59. También agradecemos a Nicolás Plaza, Claudio Padilla, Gastón Higuera, María Estrella Alcamán, Jorge Olivares, Ítalo M. Urrutia, Francisco Fontúrbel y Roberto Bastías por todo el aporte realizado a esta investigación. 

Figuras

Figura 1. Curvas de crecimiento bacteriano para las 18 cepas aisladas. Curva de crecimiento bacteriano de 48 horas para las 18 cepas a diferentes temperaturas (4 °C, 10 °C, 15 °C, 25 °C y 37 °C), registrando la densidad óptica cada una hora.

Figura 2. Agrupación de las bacterias según su forma de responder a distintas temperaturas. La figura muestra que algunas bacterias crecen mejor en ambientes fríos, mientras que otras presentan mayor tolerancia a temperaturas más altas, evidenciando distintas estrategias frente a la temperatura.

Figura 3. Comparación y correlación de parámetros de crecimiento bacteriano a distintas temperaturas. A. Resumen de las temperaturas óptimas, de incubación inicial y velocidad de crecimiento. B. Correlación entre la temperatura de incubación inicial y la temperatura óptima de crecimiento bacteriano.