Perlas microscópicas

Imagen de portada: Lago Alchichica (México). Fuente: yosoypuebla.com

Es una perla
Nadie se fía
Es una perla
Una de mucho cuida’o

(La perla. Rosalía, 2026)

Uno de los temas más fascinantes sobre las microalgas es cómo obtuvieron la fotosíntesis. Hace 1600-2000 millones de años una célula eucariota «raptó» cianobacterias que luego integró como un orgánulo: los cloroplastos. Pero ¿qué cianobacterias eran? a pesar del conocimiento actual todavía persisten muchas incógnitas.

El registro fósil de los microorganismos es limitado y el primer eucariota fotosintético (¡o al menos el exitoso!) dió lugar a los cloroplastos primarios (archaeplastida) de algas rojas, verdes, plantas terrestres y glaucofíceas (un grupo de algas de agua dulce). Luego, sucesivas endosimbiosis entre eucariotas dieron lugar a los plástidos secundarios, terciarios y seguramente otros en diversos grupos como criptofíceas, haptofíceas y las líneas evolutivas de Alveolados y Estramenópilos (que incluyen a diatomeas y dinoflagelados, entre otras microalgas).

Árbol evolutivo de los seres eucariotas, destacando a los grupos fotosintéticos. Fuente: McGrath (2020).

En cuanto a su origen, los cloroplastos proceden de una cianobacteria tipo β (predominantes en agua dulce y estuarina) según las pistas del ADN obtenidas en >4000 genomas plastidiales. La única excepción conocida es la ameba de agua dulce Paulinella cromatophora, que va por libre con su cloroplasto «tipo α».

Pues bien. Hasta mediados de la década pasada se creía que el ancestro de los cloroplastos estaba relacionado con cianobacterias filamentosas -fijadoras de nitrógeno- como Nostoc y Anabaena.

Pero hoy en día tenemos otra candidata…

En la región mexicana de Los Llanos de Puebla se encuentra el «Archipiélago de los Axalapazcos»: seis lagos entre los cuales destaca el de Alchichica. Se trata de un lago cráter, formado al ascender el magma de un volcán e impactar con el manto freático generando vapor. Este, al acumularse, provocó una explosión y generó un inmenso cráter que se rellenó de agua entre hace 13,300 y 6,300 años. El lago o laguna de Alchichica alcanza una profundidad máxima de 60 m. Su temperatura promedio es de 15,5 ºC, con una salinidad de 13 (un tercio de la marina).

A estas características se añade un hecho especial: Alchichica tiene arrecifes!! en concreto trombolitos, estructuras de carbonato cálcico formadas por la precipitación al contactar el agua subterránea (menos mineralizada y rica en calcio) con la superficial (alcalina y carbonatada). Sobre ellas crecen microorganismos, principalmente cianobacterias, que construyen biopelículas y precipitan a su vez capas de carbonato de calcio y magnesio moldeando los trombolitos.

Podéis verlos en este vídeo…

Los trombolitos son un tipo de microbialitos (=depósitos organo-sedimentarios) entre los que se encuentran también los estromatolitos -la evidencia más antigua de vida sobre nuestro planeta-, producidos ambos por cianobacterias. En este blog ya citamos ejemplos fósiles, como los trombolitos del Everest, o «vivos», como los estromatolitos de Shark Bay en Australia.

Pues bien. A un grupo investigador de Francia y EEUU se le ocurrió mantener microbialitos del lago Alchichica en acuarios para estudiar sus comunidades microbianas. Y resultó que algunas cianobacterias empezaron a crecer en las paredes de los acuarios. Dominaban células en forma de bastón con un sorprendente citoplasma granuloso (Couradeu y col. 2018).

La precipitación de carbonato cálcico en cianobacterias es extracelular, pero esos gránulos resultaron ser precipitados amorfos de carbonato (similares a la benstonita, un carbonato que posee Ba, Ca, Mg y Sr), distintos a los extracelulares que forman los trombolitos. El primer caso de cianobacterias formadoras de carbonatos en su interior. Sí, –¡perlas microscópicas!-.

Aquellos investigadores supusieron que las podrían usar como lastre para su modo de vida bentónico tras dispersarse en el agua.

Célula de Gloeomargarita lithophora fotografiada mediante microscopía electrónica, con las perlas (partículas de carbonato) que acumula en su interior. Fuente: Benzerara y col. (2014).

En 2017 las describieron con el nombre de Gloeomargarita lithophora (que quiere decir «pegajosa», «perla» y «la que carga con piedras»; Moreira y col. 2017).

Varios estudios genéticos concluyen además que G. lithophora es la cianobacteria más próxima al antepasado de los cloroplastos. Esto ha llevado a proponer que las primeras microalgas bien pudieron desarrollarse en ambientes de agua dulce terrestre y no océanicos (Ponce-Toledo y col. 2017).

Para terminar, una curiosidad. Las perlas de G. lithophora incluyen estroncio (Sr). Su forma química en el medio acuático (Sr²⁺) es similar al Ca²⁺ y esto provoca que muchos organismos lo absorban en pequeñas cantidades como si fuese calcio. Sin embargo, el Sr no tiene ninguna función fisiológica conocida (exceptuando los esqueletos de los acantáridos, un grupo de protistas).

Esta capacidad convierte a G. lithophora en un posible agente de biorremediación natural para limpiar agua contaminada con Sr⁹⁰ procedente de plantas nucleares. De hecho son muy eficaces retirando ese isótopo emisor de partículas β al que incorporan en sus perlas, capturando la radiactividad sin sufrir daños a corto plazo.

Gráfico resumen del estudio sobre biorremediación de radiactividad con G. lithophora. Fuente: Pamart y col. (2025).

Dedico esta entrada a mi compañera Patri Loures, técnica de laboratorio en nuestro grupo del IEO de Vigo.

Referencias:

• Couradeau E., y col. An early-branching microbialite cyanobacterium forms intracellular carbonates. Science 336, 459–462 (2012).
• McGrath C. Highlight: The Colorful History of Plastids, Genome Biol Evol. 12(7):991–992 (2020).
• Moreira D., y col. Description of Gloeomargarita lithophora gen. nov., sp. nov., a thylakoid-bearing, basal-branching cyanobacterium with intracellular carbonates, and proposal for gloeomargaritales ord. nov. Int J Syst Evol Microbiol 67:653–658 (2017).
• Pamart E. y col. Exploring the potential of Gloeomargarita lithophora for radionuclides bioremediation. J Hazard Mat. 492:138155 (2025).
• Ponce-Toledo R.I., y col. An early-branching freshwater cyanobacterium at the origin of plastids. Curr Biol. 27:386–391 (2017).
• Sibbald SJ, Archibald JM. Genomic Insights into Plastid Evolution. Genome Biol Evol. 12(7):978-990 (2020).