Het geheel aan DNA-sequenties van alle soorten in een (microbiële) levensgemeenschap bij elkaar
Kenmerkend voor metagenomica is dat de onderzoeker niet zozeer geïnteresseerd is in de soorten die in een levensgemeenschap voorkomen maar in het totaal van functionele potenties, dat wil zeggen, alle genen die een functie vertegenwoordigen, zonder acht te slaan op de soorten waarin die genen voorkomen. De metagenomica-benadering is vooral populair bij microbiologen. Ze werd voor het eerst toegepast door de Amerikaanse genoompionier Craig Venter, bij zijn onderzoek naar het metagenoom van de Sargassozee, gepubliceerd in 2004, maar hij noemde het “milieugenomica” (“environmental genome sequencing”). De term metagenomica komt van de microbiologe Jo Handelsman.
Bij een metagenoom-analyse wordt DNA uit een ecosysteem verzameld en gefragmenteerd. Vervolgens worden de miljoenen fragmenten zo uitgelezen dat elke nucleotide-positie vele malen gedetecteerd is, wat assemblage van grotere eenheden mogelijk maakt. De procedure is zeer rekenintensief en lukt alleen met supersnelle sequencing-machines.
Metagenomica stelt zich ten doel zicht te krijgen op het geheel van functies die in een levensgemeenschap aanwezig zijn. Zo ontdekte Craig Venter dat er in het zeewater Archaea voorkwamen met het gen amoA (ammonium-monooxygenase A), een onderdeel van een enzym in de nitrificatie. Voorheen was niet bekend dat Archaea konden nitrificeren. Zo zijn in microbiële gemeenschappen talloze nieuwe functies opgespoord, waaronder activiteiten met grote toepassingswaarde, zoals de productie van antibiotica of de enzymatische afbraak van verontreinigende stoffen.
Metagenomische studies hebben ook laten zien dat de microbiële gemeenschappen geassocieerd met dieren van cruciaal belang zijn, niet alleen voor het dagelijks functioneren en de ecologie van het dier, maar ook voor zijn evolutionaire potenties.
