微生物進入多組學時代，在眾多領域潛力巨大。微生物是一群形體微小、肉眼看不見的生物，主要分為真菌、放線菌、細菌、螺旋體、立克次體、衣原體、支原體和病毒，微生物學的發展簡史可以概括為四個階段：1）形態學階段（17 世紀-19 世紀）：17 世紀列文虎克發現了微生物，但發展基本停留在形態描述和分門別類階段。2）生理生化階段（19 世紀 60 年代-20 世紀 30 年代）：巴斯德和科赫將微生物學的研究推進到生理學階段；電子顯微鏡和同位素示蹤原子的應用，推動了微生物向生化階段發展，促進了微生物在醫學、發酵工業和農業的發展。3）分子生物學階段（20 世紀 40 年代-20 世紀 90 年代）：隨著原核微生物 DNA 重組技術的出現，人們利用微生物產出了胰島素、干擾素等藥物。4）多組學研究階段（20 世紀 90 年代后期-至今）：20 世紀 90 年代后期開始了微生物組學的研究，全球各國緊鼓密鑼開展微生物組結構與功能研究，成果顯著。可以預見，21 世紀微生物組學研究可能帶來革命性的影響。
微生物在醫藥、農業、能源、環境保護和畜牧業領域都發揮著重要作用，其中最突出的貢獻還是在醫藥領域。醫藥：可以說微生物發現史就是一部人類與疾病的抗爭史。從 19 世紀后期微生物在蠶病及狂犬病疫苗等方面發展以來，由病原微生物改造制成的預防疾病的疫苗對人類貢獻巨大；1929 年，青霉素被發現，幫助人們戰勝了結核、瘧疾、霍亂、破傷風、白喉、鼠疫等一系列傳染病；至今微生物及其代謝產物的研究為人們產出了胰島素、干擾素等貴重藥物，并成為發現新藥物的源泉，現已發現多種抗腫瘤藥物及免疫調節藥物，促進疾病防治水平的不斷提高。農業：微生物在提高土壤肥力、促進糧食增產、防治糧食作物的病蟲害、防止糧食霉腐變質等方面，都不可或缺。能源：微生物技術在新能源開發領域中有廣闊的應用潛力，對能源的可持續發展有重要意義。環境保護：利用微生物來凈化生活污水和有毒工業污水并監察環境的污染度，效果顯著。畜牧業：微生物發酵飼料及寵物益生菌對促進動物生長發育，提高免疫力、防病治病，改善飼料適口性和轉化率等方面具有明顯的作用。
人體微生態相當于人體的“第二個基因組”，包含重要的遺傳信息。人體存在數目龐大且結構復雜的微生物群落，定殖于胃腸道、口腔、皮膚、泌尿生殖道、呼吸道等，它們所編碼的基因高達 1000 萬種，數量可達人體自身基因數量 150 倍。
