Die Biosphäre wird von Mikroorganismen beherrscht, doch die Mehrzahl der Mikroben ist wissenschaftlich noch nicht untersucht worden. Verschiedene Studien der letzten zehn Jahre haben gezeigt, dass die Mehrzahl der Bakterien in jedem Lebensraum nicht kultivierbar ist. Dementsprechend hat sich die Metagenomik, eine kulturunabhängige Methode, als ein leistungsfähiges Instrument erwiesen, das ein besseres Verständnis der Struktur der Gemeinschaft und ihrer physiologischen Bedeutung im Ökosystem ermöglicht. Metagenomik ist die genomische Analyse einer Population von Mikroorganismen entweder durch funktionsbasierte Gensequenzidentifizierung (funktionelle Metagenomik) oder sequenzbasierte Funktionsidentifizierung (Sequenzmetagenomik). Ursprünglich erlaubten die hohen Sequenzierungskosten eine Ausweitung der Metagenomik nur auf die Identifizierung neuer Gene oder Stoffwechselwege mit Hilfe der funktionellen Metagenomik. Das Aufkommen kostengünstiger Sequenzierplattformen der nächsten Generation hat das Tempo der metagenomischen Sequenzierprojekte beschleunigt und die Entschlüsselung des genetischen Gerüsts der verschiedenen Mikrobiome ermöglicht und Datenbanken mit riesigen metagenomischen Datensätzen überflutet. Es wurde zu einer Herausforderung, das Rauschen aus diesen riesigen Datensätzen herauszufiltern, um die Struktur des Mikrobioms zu entschlüsseln und die Funktionsweise des Mikrobioms im Wettbewerb mit dem untersuchten Ökosystem vorherzusagen. Dementsprechend wurde eine Reihe von eigenständigen oder Online-Software-Analysepipelines entwickelt, die es den Forschern ermöglichen, in begrenzter Zeit wichtige biologische Informationen zu erhalten. Das aktuelle Kapitel konzentriert sich auf metagenomische Rahmenbedingungen, metagenomische Anwendungen und verfügbare Dateninterpretationswerkzeuge zur Analyse metagenomischer Datensätze. Der Inhalt dieses Kapitels wird das wissenschaftliche Verständnis junger Forscher bereichern, die planen, wissenschaftliche Entdeckungen auf der Grundlage der Metagenomik durchzuführen.