Científicos han desarrollado una técnica de imagen revolucionaria que descubre la intrincada arquitectura interna del plancton, las centrales microscópicas del océano. Usando microscopía de expansión de ultrastructura, investigadores visualizaron por primera vez más de 200 especies marinas, mapeando patrones evolutivos en sus esqueletos celulares. Este trabajo, surgido de una colaboración en la era de la pandemia, lanza un atlas global de la diversidad del plancton.
El plancton, que produce una gran parte del oxígeno del planeta y forma la base de la cadena alimentaria oceánica, incluye decenas de miles de especies diversas, muchas de las cuales aún no han sido descubiertas. Los protistas, organismos unicelulares diminutos con roles evolutivos significativos, se estudiaban previamente principalmente a través de datos genéticos debido a las limitaciones de imagen en sus complejas estructuras internas.
El avance comenzó durante la pandemia de COVID-19 cuando Gautam Dey, líder de grupo en EMBL, recibió una llamada de Zoom de su colaboradora Omaya Dudin, entonces en EPFL. Dudin había adaptado la microscopía de expansión para penetrar las duras paredes celulares de Ichthyosporea, un protista marino relacionado con animales y hongos. Originalmente desarrollada en MIT, la técnica fue refinada en microscopía de expansión de ultrastructura (U-ExM) por Paul Guichard y Virginie Hamel en la Universidad de Ginebra, haciendo permeables las paredes celulares para una observación clara.
Este éxito impulsó una colaboración de tres años entre Dey, Dudin, Guichard y Hamel. Vinculada a la expedición Traversing European Coastlines (TREC) liderada por EMBL, su investigación, publicada en Cell el 1 de noviembre de 2025 (DOI: 10.1016/j.cell.2025.09.027), examinó más de 200 especies de plancton, enfocándose en eucariotas.
El muestreo ocurrió en Roscoff, en la Station Biologique de Roscoff de Francia, donde el equipo accedió a más de 200 especies, y en Bilbao, España. "Pasamos tres días y noches solo fijando esas muestras. Era un tesoro que no podíamos dejar escapar", dijo el coautor principal Felix Mikus, ahora postdoc en el laboratorio de Dudin en la Universidad de Ginebra.
La microscopía de expansión incrusta las muestras en un gel que se expande hasta 16 veces mientras preserva las estructuras, obviando los límites de resolución de la microscopía de luz. "Cuando se combina con métodos regulares de microscopía de luz, la microscopía de expansión permite a los científicos superar las barreras de longitud de onda estándar que limitan cuán pequeña puede ser una estructura resuelta usando microscopía de luz", dijeron Guichard y Hamel.
El estudio mapeó el citoesqueleto, incluyendo microtúbulos y centrinas, a través de grupos eucariotas. "Pudimos mapear características de la organización de microtúbulos y centrinas a través de muchos grupos eucariotas diferentes", explicó la coautora principal Hiral Shah, fellow postdoctoral EIPOD en EMBL. Esto permite predicciones evolutivas, como en dinoflagelados.
"U-ExM está transformando cómo exploramos la ultrastructura de los protistas", dijo el coautor principal Armando Rubio Ramos de la Universidad de Ginebra. Los hallazgos conectan datos moleculares y organización física, insinuando cómo evolucionó la complejidad celular.
Con una subvención de 2 millones de CHF de la Moore Foundation y Thomas Richards de la Universidad de Oxford, el equipo avanza en PlanExM. "Nuestras aventuras con la microscopía de expansión apenas comienzan", dijo Dey. "El siguiente paso es mirar más profundamente en ciertas especies... como entender cómo evolucionaron la mitosis y la multicelularidad", añadió Dudin.