Το μάθημα εστιάζει στη μελέτη της περιβαλλοντικής μικροβιολογίας με έμφαση τόσο στα χερσαία όσο και στα θαλάσσια ενδιαιτήματα και στόχο την ανάλυση της μικροβιακής βιοποικιλότητας με τη χρήση τεχνολογιών περιβαλλοντικής γονιδιωματικής, την μοριακή ταξινόμηση και τη μικροβιακή οικολογία, καθώς και τη μελέτη των αλληλεπιδράσεων των μικροοργανισμών στα οικοσυστήματα. Το μάθημα εξετάζει τις μικροβιακές συμβιώσεις, τον κύκλο θρεπτικών στοιχείων και τον ρόλο των μικροοργανισμών στη βιοαποικοδόμηση ξενοβιοτικών ουσιών, συμπεριλαμβανομένων οργανικών ρύπων και πετρελαιοειδών. Επιπλέον, καλύπτει τη βιοτεχνολογία θαλάσσιων οργανισμών, με έμφαση στο μεταβολισμό και αλληλεπιδράσεις των μικροβιακών μεταβολικών δικτύων στο θαλάσσιο περιβάλλον. Στο πλαίσιο αυτό αναλύονται παραδείγματα βιοτεχνολογικών εφαρμογών για την παραγωγή προϊόντων υψηλής προστιθέμενης αξίας από θαλάσσιους μικροοργανισμούς  στα οποία περιλαμβάνονται βιοδραστικά μόρια με εφαρμογές στην διατροφή και την κοσμετολογία, ζωοτροφές, βιοδιεγέρτες και βιολιπάσματα. Έμφαση δίνεται στις τεχνολογίες καλλιέργειας θαλάσσιων φωτοσυνθετικών μικροοργανισμών καθώς και στην εφαρμογή μεθόδων μεταβολικής χειραγώγησης για την βελτιστοποίηση της παραγωγής βιοδραστικών μορίων υψηλής προστιθέμενης αξίας.