Posee siete tramos de investigación evaluados positivamente. Ha participado activamente en proyectos de fisiología de microorganismos termófilos, en el estudio de la inhibición de la degradación de proteínas en el modelo de hígado en regeneración, en la reconstitución total de ribosomas de microorganismos halófilos y termófilos, la evolución filogenética de los lugares de interacción de inhibidores de la síntesis de proteínas (antibióticos), genómica de microorganismos halófilos extremos, ecología molecular de ambientes ácidos extremos, geomicrobiología del subsuelo y el estudio de ambientes extremos como análogos terrestres de interés astrobiológico. En los últimos treinta años ha dedicado una parte importante de su investigación a la caracterización geomicrobiológica del ambiente ácido extremo de Río Tinto, su origen, la biodiversidad tanto procariota como eucariota de la columna de agua, de los biofilms y los sedimentos. En los últimos años (2010-2015) ha dirigido un proyecto Advance ERC dedicado a la caracterización de la geomicrobiología del subsuelo de la Faja Pirítica Ibérica (FPI) cuya finalidad ha sido demostrar que las condiciones extremas existentes en la cuenca del río Tinto se deben fundamentalmente a la actividad de microorganismos quimiolitoautótrofos capaces de desarrollarse a expensas de la elevada concentración de sulfuros metálicos, fundamentalmente pirita, existente en la FPI. Los datos geoquímicos, mineralógicos y geomicrobiológicos de la cuenca del río Tinto permiten considerar al mismo como uno de los mejores análogos terrestres del planeta Marte.