Biodiversity and microbial activity in the epi-, meso- and bathypelagic realms of the ocean

espanolEsta investigacion examino la variacion vertical de la abundancia, la actividad, la estructura y la composicion de las comunidades microbianas en relacion con las propiedades opticas de la materia organica disuelta (MOD) a lo largo de una seccion longitudinal de la costa gallega (NO Espana, de 43oN, 9oO a 43oN, 15oO). El descenso de la actividad microbiana (heterotrofica y autotrofica) con la profundidad coincidio con un cambio en la composicion de la comunidad microbiana. Thaumarchaeota domino la comunidad de Arquea en la columna de agua (en promedio, 83% del total de Archaea) y su abundancia descendio con la profundiad, mientras que la comunidad de Bacteria estuvo dominada por Proteobacteria (79% de bacterias totales) en la columna de agua. Sin embargo, Cianobacteria y Bacteroidetes representan ~ 10% de la comunidad bacteriana epipelagica, mientras que SAR202 represento ~ 5% de la comunidad bacteriana profunda. La calidad y cantidad de MOD exhibio variaciones verticales fuertemente correlacionadas con el patron de distribucion vertical de la comunidad de arqueas y bacterias, evaluada por tecnicas de huella dactilar. Ademas, el fraccionamiento molecular de la MOD estimulo el crecimiento de grupos de bacterianos especificos que estuvieron correlacionados con cambios en las propiedades opticas de la MOD. Finalmente, identificamos varios grupos microbianos implicados en la fijacion oscura de carbono inorganico en el oceano profundo. Nuestros resultados destacan el fuerte vinculo entre la calidad y cantidad de MOD con grupos especificos microbianos y el potencial para la fijacion oscura de carbono de diferentes grupos microbianos del oceano profundo, lo que indica que el patron de distribucion de los grupos microbianos en el oceano esta determinado por el sustrato disponible y sugiere un gran potencial metabolico de los microbios en el oceano profundo. EnglishThis research thesis examined the vertical variation in microbial abundance, activity, community composition and structure, together with optical properties of the dissolved organic matter (DOM), along a longitudinal transect off the Galician coast (NW Spain, from 43oN, 9oW to 43oN, 15oW). The decrease of microbial activity (heterotrophic and autotrophic) with depth coincided with a change in the microbial community composition. Thaumarchaeota was the dominant archaeal (on average 83% of the total Archaea) group throughout the water column and decreased with depth, whereas the bacterial community was dominated by Proteobacteria (79% of the total Bacteria) throughout the water column. However, Cyanobacteria and Bacteriodetes contributed ~ 15% to the bacterial community in the epipelagic, and SAR202 accounted for ~ 5% in the deep waters. The DOM quality and quantity exhibited pronounced vertical variations strongly connected to the depth patterns of archaeal and bacterial community composition, assessed by fingerprinting analysis. Moreover, different size fractions of DOM stimulated the growth of specific bacterial groups, which were linked to changes in the optical indexes of the DOM. Finally, we identified several microbial groups involved in dark inorganic carbon fixation rates in the deep ocean. Taken together, our results highlight the strong link between DOM quality and quantity and specific microbial groups, and the potential for autotrophic carbon fixation by different groups of deep ocean microbes, indicating that the distribution of microbial groups in the ocean is determined by the availability of their preferred substrates and suggest a large metabolic potential of deep ocean microbes. galegoA presente investigacion examinou a variacion vertical da abundancia, actividade, estructura e composicion da comunidade microbiana en relacion cas propiedades opticas da materia organica (MOD) o longo dunha seccion lonxitudinal da costa galega (NO Espana, de 43oN, 9oO a 43oN, 15oO). O descenso da actividade microbiana (heterotrofica e autotrofica) coa profundidade coincidiu cun cambio na composicion da comunidade microbiana. Thaumarchaeota dominou a comunidade de Arquea na columna de auga (en promedio, 83% do total de Archaea) e a sua abundancia descendeu coa profundidade, mentres a comunidade de Bacteria estivo dominada por Proteobacteria (79% de bacterias totais) na columna de auga. Cianobacteria e Bacteroidetes representaron ~ 10% da comunidade bacteriana epipelaxica, mentres SAR202 representou ~ 5% da comunidade bacteriana profunda. A calidade e cantidade da MOD exhibiu variacions verticais fortemente relacionadas co patron de distribucion vertical das comunidades de arquea e bacteria, avaliadas por tecnicas de pegada dactilar. O fraccionamento molecular da MOD estimulou o crecemento de grupos bacterianos especificos, que estiveron corelacionados con cambios nas propiedades opticas da MOD. Finalmente, identificamos varios grupos microbianos implicados na fixacion escura de carbono inorganico no oceano profundo. Os nosos resultados destacan o forte vinculo entre a cantidad e calidade da MOD con grupos microbianos especificos e o potencial para a fixacion oscura de carbono dos diferentes grupos microbianos no oceano profundo, indicando que a distribucion dos grupos microbianos no oceano oscuro esta determinada pola preferencia do sustrato diponibel e suxire un gran potencial metabolico dos microbios do oceano profundo.