Nos interesa conocer la composición, diversidad y función de la comunidad procariota en el océano abierto y en el océano costero. Estudiamos la composición de grupos filogenéticos, biodiversidad, abundancia, estructura fisiológica, actividades enzimáticas, consumo de compuestos orgánicos y procesos fisiológicos como la velocidad de crecimiento, respiración y eficiencia de crecimiento del bacterioplancton. Así, obtenemos información acerca de cómo funciona la mayor fracción de carbono orgánico vivo del océano. La respiración de material orgánico a CO2 y la eficiencia de crecimiento, son campos de especial interés ya que las bacterias son los principales responsables de la liberación de CO2 a la atmosfera, siendo éste el principal gas de efecto invernadero. También hemos estudiado la distinción funcional entre bacterias adheridas a material orgánico en sedimentación y bacterias en suspensión, dada la importancia del proceso de exportación de carbono desde la superficie al fondo oceánico. Esta línea de investigación se ha desarrollado mediante estrategias de trabajo tanto experimentales como de análisis de muestras naturales, procedentes  del Mediterráneo Occidental y del Cantábrico Oriental, así como más recientemente de los océanos Atlántico, Índico y Pacífico.

Nos interesa conocer las interrelaciones que se producen entre los niveles tróficos protozoo (depredador) y bacteria (presa), de la red trófica microbiana en los sistemas acuáticos. Estudiamos la interrelación tanto a nivel de comunidades naturales como de especies modelo de estudio, y utilizamos tanto una aproximación de campo en ecosistemas marinos y dulceacuícolas, como una aproximación experimental con utilización de microcosmos. Uno de los campos de interés ha sido conocer la función que desempeñan los protozoos bacterívoros asociados a agregados, ya que las partículas son zonas de gran actividad en la columna de agua. Así, hemos analizado la colonización y sucesión de especies de protozoos en agregados, cuantificando por primera vez velocidades de ingestión de bacterias adheridas a las partículas por nanoflagelados. Otro aspecto relevante  en este campo de trabajo ha sido el estudio de la selectividad que muestran muchos protozoos frente a sus bacterias presa a la hora de consumirlas y, en particular, el papel que juegan las pistas químicas en la interrelación depredador-presa. Por último, hemos estudiado los mecanismos de resistencia a la depredación que utilizan las bacterias para defenderse ya que hasta un 50% de la biomasa bacteriana pueda no resultar consumible por los protozoos bacterívoros.

Nos interesa conocer la composición química del material orgánico disuelto presente en el agua de mar, comprender su significado, y analizar los procesos de transformación que lleva a cabo el bacterioplancton heterótrofo sobre el material orgánico. Estudiamos la composición en aminoácidos del agua de mar y, más en concreto, de sus formas enantioméricas L- y D- ya que, en los últimos años, se ha planteado que puede proporcionar información acerca del nivel de biodegradabilidad de la materia orgánica. El interés de los resultados obtenidos en la campaña DHARMA, llevada a cabo en aguas del océano Glacial Antártico, dio lugar a plantear la investigación de la acumulación, desaparición, consumo por el bacterioplancton y variabilidad estacional de las formas enantioméricas D- y L-aminoácidos en aguas costeras del Cantábrico Oriental. Así, hemos observado que las bacterias liberan cantidades importantes de D-aminoácidos durante su crecimiento, posiblemente debido a la síntesis y reorganización de la pared bacteriana. Además hemos encontrado que las formas D- combinadas se acumulan en el medio y su concentración puede servir como indicador del estado de degradación de la materia orgánica oceánica, lo cual es relevante en la comprensión del funcionamiento del ciclo del carbono en el océano.