科学家有时会将海绵共生微生物从它们的宿主中分离出来，单独培养，获得想要的天然物质。但是，结构多样的生物合成物的生成通常离不开共生环境——共生微生物与宿主细胞的互动、共生微生物与其他细胞内的生物群落的互动。这一点已经越来越明确。微生物群落中，只有非常小的一部分(0.01%～0.05%)物种可以在纯培养物中生长，而这其中产生的化合物几乎没有医学价值。

21世纪初，基因组学和遗传物质的大规模分析，已经不再限于单物种纯基因组测序和疾病相关基因突变鉴定。重要的是，现代基因组分析可以越过单独培养生物体的要求，混合微生物群落的物种结构，微生物群落的变化，以及因环境应答而激活的生物合成途径，这些都可以通过微生物群落DNA直接进行测定。

我们会获得在不同环境中生活的微生物群落的复杂基因组(宏基因组)的大量信息。当然，解析和利用这些信息的能力也至关重要。我们可以分析微生物在防御病毒进攻、传递新的抗病毒策略时，微生物群落的基因结构、基因重排和调控，确定微生物的作用；我们也可以在混合的环境取样中，确定具有潜在价值的天然产物的生物合成途径，甚至是哪些需要多物种之间进行相互作用的途径。这让未来的药物有了更多选择。比如，我们可以把生物化学合成中必要的化合物引入一种或多种可以培养的宿主细菌中，来获得新的具有药物属性的产物。凡尼克等有机化学家可以和分子生物学家合作开发具有更多样结构的化合物，这让天然产物又成为制药业的研发起点。