[ca] Els oceans conten aproximadament un total de 10^29 cèl·lules microbianes. Els bacteris marins són responsables de la major part de la respiració que es produeix en l'oceà i són essencials en els cicles biogeoquímics de la Terra. Estudiar la diversitat bacteriana dels ecosistemes marins i tenir accés als genomes mitjançant estudis dependents o independents de cultiu és important per desxifrar el potencial metabòlic dels bacteris marins. El cultius ens aporten informació sobre la fisiologia bacteriana, ecologia i contingut genòmic, però la majoria dels esforços en aïllar bacteris marins provenen de la zona fòtica de l'oceà, deixant les profunditats marines menys explorades. En aquesta tesi, tècniques estàndard de cultiu han permès crear una col·lecció marina de cultius de bacteris heterotròfics (MARINHET), composada per més de 2000 aïllats, recuperats de diverses regions oceanogràfiques, de diverses profunditats (superfície, mesopelàgic i batipelàgic) i cobrint diverses estacions i anys. El Capítol 1 descriu la seva taxonomia, diversitat filogenètica i biogeografia i revela que un 37% de les soques aïllades són 100% idèntiques en el gen ribosomal 16S (16S rRNA) entre la zona fòtica (superfície) i afòtica (mesopelàgic i batipelàgic). A més, hem identificat Alteromonas i Erythrobacter entre els gèneres marins heterotròfics més comuns que recuperem en cultiu usant un medi marí estàndard. Les tècniques tradicionals de cultiu generalment només recuperen una fracció petita de les comunitats bacterianes naturals, fenomen conegut com 'la gran anomalia de recompte en placa' i moltes de les soques que s'aïllen pertanyen a la biosfera rara. Tanmateix, no coneixem si aquests patrons, normalment descrits per als bacteris de la zona fòtica, també s'apliquen als bacteris de les profunditats. En el Capítol 2 he combinat els resultats obtinguts mitjançant tècniques dependents i independents de cultiu comparant les seqüències del 16S rRNA de la col·lecció MARINHET contra fragments de seqüenciació massiva del 16S rRNA, tant d'amplicons com de metagenomes, obtinguts de mostres globalment distribuïdes i de diferents profunditats. Trobem que una major proporció dels bacteris de l'oceà profund són cultivables i una fracció important dels aïllats té preferència a un estil de vida adherit a partícules. A més, confirmem que el dogma 'menys de l'1% dels bacteris són cultivables' ha de ser revisat ja que trobem variabilitat en les mostres de l'oceà profund, on fins a un 3% de les cèl·lules han sigut cultivades. Els aïllats bacterians són un excel·lent material per a aplicacions biotecnològiques com la bioremediació de zones marines contaminades. El mercuri és un metall pesat tòxic i la seva forma més perillosa, el metilmercuri (MeHg), es bioacumula a la cadena tròfica marina. No obstant això, es coneix molt poc la tolerància de bacteris marins enfront del mercuri o la fisiologia d'aquelles soques que codifiquen l'operó dels gens de resistència (operó mer). El Capítol 3 descriu els resultats del mapeig funcional dels gens merA i merB, clau en la detoxificació, en una fracció de la col·lecció MARINHET. Ens centrem en dos generes marins, amb un potencial genètic per a la degradació del mercuri conegut, com són Alteromonas i Marinobacter. Revelem que els gens merAB estan àmpliament distribuïts en diferents regions oceanogràfiques i en diverses profunditats. Addicionalment, hem seleccionat una soca d' Alteromonas mediterranea per a futurs estudis de bioremediació degut a la seva alta tolerància i capacitat de degradació de diferents formes de mercuri.

[en] The world's oceans sustain the life for an estimated total of 10^29 microbial cells. Marine bacteria are responsible for most part of the ocean respiration and are key in most biogeochemical cycles of the Earth. Accordingly, the study of the bacterial diversity present in different marine ecosystems is essential, and having access to their genomes through isolation or genomic centric studies is important to decipher their metabolic potential. Isolation of marine microorganisms is fundamental to gather information about their physiology, ecology and genomic content. To date, most of the bacterial isolation efforts have focused on the photic ocean leaving the deep ocean less explored. In this thesis, standard plating techniques allowed to create a marine culture collection of heterotrophic bacteria (MARINHET). More than 2000 isolates were retrieved from samples collected from a variety of oceanographic regions, from different depths including surface, mesopelagic and bathypelagic waters, and also covering different seasons and years. Chapter 1 describes the taxonomy, the phylogenetic diversity and the biogeography of culturable heterotrophic marine bacteria, and reveals that an important percentage of the strains (37%) are 100% identical in their partial 16S rRNA gene between photic and aphotic layers. In addition, we identified Alteromonas and Erythrobacter genera as the most frequently retrieved heterotrophic bacteria from the ocean in standard marine agar medium. It is a long-standing observation that traditional culture techniques only retrieve a small fraction of the microbial diversity found in natural environments including marine ecosystems, what is known as 'the great plate count anomaly'. In addition, most of the retrieved isolates belong to the so-called rare biosphere. However, we do not know if these patterns, usually described for bacteria living in the photic ocean, also apply for the deep ocean bacteria. In Chapter 2 of this thesis, I combined results from culture-dependent and -independent techniques by comparing the 16S rRNA partial sequences of the MARINHET isolates with 16S rRNA amplicon Illumina TAGs (16S iTAGs) and metagenomic TAGs (miTAGs) from surface, mesopelagic and bathypelagic samples globally distributed. A high proportion of bacteria inhabiting the deep ocean could be retrieved by pure culture techniques and a significant fraction of the isolates preferred a lifestyle attached to particles. Additionally, I revised the axiom that 'less than 1% of bacteria can be cultured', finding variability between mesopelagic and bathypelagic samples, where up to 3% of the cells could be cultured. Bacterial isolates also represent a valuable genetic reservoir for biotechnology applications, such as bioremediation strategies of marine polluted environments. Mercury is one of the most toxic heavy metals in the planet and its most dangerous form, methylmercury (MeHg), is being bioaccumulated in the marine food web. However, little is known about the tolerance capacity and phenotypic characterization of marine bacteria codifying the mercury resistance operon (mer operon). Chapter 3 describes the functional screening of merA and merB genes, which are key in the mercury detoxification process, in well know marine genera with described genetic potential for mercury detoxification, such as Alteromonas and Marinobacter. I reported that the merAB genes from these two genera are widely distributed in different oceanographic regions and depths. In addition, I selected a promising candidate, phylogenetically affiliated to Alteromonas mediterranea, for future bioremediation studies due to its high tolerance and degradation ability of different mercury forms.