Jedną z głównych barier stojących na drodze badania wielu gatunków mikroorganizmów są trudności w hodowaniu ich w warunkach laboratoryjnych. Do niedawna uzyskanie wydanej hodowli szczepów wyizolowanych ze środowiska było konieczne do jakiegokolwiek fizjologicznego czy molekularnego opisania danego gatunku. Przełom przyniosły postępy w technice sekwencjonowania genomów, dzięki którym odczytywanie sekwencji genomów bakteryjnych jest obecnie stosunkowo proste. Metody genomiki zastosowano zatem do badania całych zbiorowisk mikroorganizmów, dając początek nowej dziedzinie nazwanej genomiką środowiskową. Z naturalnych siedlisk, na przykład z morskiej toni, izolowane są wszystkie znajdujące się w nich komórki bakterii, z których następnie przygotowywany jest preparat DNA. Uzyskaną pulę DNA mikroorganizmów z danego siedliska poddaje się następnie sekwencjonowaniu metodą losowej fragmentacji. W większości przypadków nie można w ten sposób odtworzyć kompletnych sekwencji genomów gatunków znajdujących się w danym siedlisku, jednak analiza porównawcza ze znanymi już pełnymi genomami bakteryjnymi pozwala na oszacowanie różnorodności gatunkowej siedliska, a także na stwierdzenie, do jakich grup systematycznych należą znalezione gatunki.
