El papel oculto de las comunidades microbianas en la producción industrial de microalgas

Un estudio liderado por el Instituto de Ciencias del Mar (ICM-CSIC) ha aportado nuevos conocimientos sobre cómo las comunidades microbianas que conviven con las microalgas pueden influir en la salud y productividad de los sistemas de cultivo a gran escala. Publicado en la revista Bioresource Technology, el trabajo podría allanar el camino hacia modelos de producción más estables y sostenibles, especialmente relevantes para la depuración de aguas residuales y la generación de biomasa verde destinada a biocombustibles, nutracéuticos y cosmética.

Durante dos periodos de ocho meses, los investigadores realizaron un seguimiento detallado de dos reactores tipo raceway, una configuración habitual en el cultivo industrial de algas, ambos inoculados con la microalga verde Desmodesmus armatus. Uno de los reactores se alimentó con aguas residuales urbanas, mientras que el otro utilizó agua limpia enriquecida con fertilizantes. El muestreo se llevó a cabo tres veces por semana, lo que permitió obtener una imagen temporal de alta resolución sobre la evolución de las poblaciones microbianas.

Mediante técnicas de secuenciación masiva de ADN (metabarcoding) de los genes 16S y 18S, el equipo identificó una amplia diversidad de bacterias, hongos y otros microorganismos. La composición de estas comunidades microbianas cambió en función del estado del cultivo, con claras diferencias entre los sistemas saludables —donde D. armatus era dominante— y los que presentaban estrés. El estudio identificó hasta diez posibles interacciones ecológicas entre la microalga y su microbioma.

En condiciones favorables, los investigadores hallaron asociaciones positivas con microorganismos como Geminocystis, Thiocapsa, Ahniella y Bosea. Sin embargo, en situaciones menos estables, proliferaron posibles patógenos como bacterias del género Mycobacterium y hongos parásitos como Rozellomycota, Aphelidium desmodesmi y Rhizophydium.

Los resultados muestran que “se observaron alrededor de 10 posibles interacciones ecológicas entre Desmodesmus armatus y otros microbios”, la mayoría de ellas beneficiosas. No obstante, el estudio también destacó asociaciones negativas consistentes con Mycobacterium y ciertos hongos. Tal y como señala la autora principal, Judith Traver-Azuara: “Nuestros resultados muestran que no basta con centrarse únicamente en la microalga; su microbioma desempeña un papel clave que debemos entender si queremos lograr cultivos estables y productivos”.

Uno de los hallazgos más interesantes fue que el reactor alimentado con aguas residuales presentó una mayor diversidad microbiana y, en una de las campañas experimentales, incluso una productividad superior. Los investigadores destacan que este tipo de datos puede utilizarse para establecer perfiles microbianos asociados a cultivos saludables o en riesgo, funcionando como un sistema de alerta temprana para ayudar a prevenir fallos en la producción.

Además, se observó que algunas especies fúngicas podían cambiar de rol según el contexto ambiental, apoyando a las algas en determinadas condiciones y perjudicándolas en otras. Esto pone de relieve lo dinámicas y complejas que pueden ser las interacciones microbianas en los sistemas de cultivo de microalgas.

La investigación forma parte del proyecto europeo PRODIGIO, y ha contado también con el apoyo del proyecto INCEPTION, financiado por la Agencia Estatal de Investigación (AEI), centrado en la caracterización genómica de cultivos de microalgas. Al combinar ecología microbiana, biotecnología y análisis de redes de interacción, el estudio ofrece una valiosa herramienta para avanzar en la resiliencia y eficiencia de los sistemas de producción de algas, un ámbito de creciente interés tanto ambiental como comercial.