Es graduà el 1970 per la Universitat de Cornell i obtingué el doctorat en biologia marina a la d’Albany, de l’estat de Nova York, el 1974. Professora al Massachusetts Institute of Technology (MIT) des del 1976, col·laborà també a la Woods Hole Oceanographic Institution. El seu camp de recerca és, dins de la biologia marina, l’ecologia i genètica microbianes, especialment dels cianobacteris i els virus que els parasiten. L’any 1988 formà part de l’equip que descobrí els organismes procariotes fotosintètics més abundants en el medi marí.
És membre de l’Acadèmia Americana d’Arts I Ciències (1992), de l’Acadèmia Americana de Microbiologia (1993), de la Unió Americana de Geofísica (1996), de l’Acadèmia Nacional de Ciències (2003), de la Societat d’Ecologia Americana (2012) i de l’Acadèmia Americana per al Progrés de la Ciència (2013). Ha rebut nombrosos premis en la seva disciplina (Medalla Agassiz d’oceanografia, 2010; premi Darbaker de la Societat Botànica Americana; premi Ruth Patrick de la Societat Americana de Limnologia, 2012), i també la Medalla Nacional de la Ciència atorgada pel govern dels Estats Units. L’any 2013 rebé el premi Ramon Margalef d’ecologia de la Generalitat de Catalunya.