Au XIXe siècle, la taxonomie – la classification des organismes vivants – était au cœur de la biologie. Alors que les naturalistes étaient occupés à cataloguer les coléoptères et autres espèces macroscopiques, les micro-organismes étaient largement négligés. Depuis lors, les progrès de la microscopie, de la biologie moléculaire et de la génomique ont considérablement élargi notre compréhension de la vie microbienne et affiné la façon dont nous la classifions.
La taxonomie moderne repose sur trois piliers fondamentaux :
La hiérarchie taxonomique s'étend du rang le plus large, le domaine , jusqu'aux plus spécifiques, les espèces . La séquence est la suivante :domaine, royaume, phylum, classe, ordre, famille, genre, espèce. Par exemple, la lignée humaine est Eukarya> Animalia> Chordata> Mammalia> Primates> Hominidae> Homo> sapiens.
Les micro-organismes sont définis par leur petite taille plutôt que par une structure ou une fonction particulière. Ils couvrent les trois domaines de la vie :les bactéries, les archées et les eucaryas. Les bactéries et les archées comprennent exclusivement des organismes procaryotes unicellulaires dépourvus de membrane nucléaire. Par conséquent, chaque règne, phylum, classe, ordre, famille, genre et espèce au sein de ces domaines est un micro-organisme.
Au sein du domaine Eukarya, le royaume Protista est réservé aux organismes unicellulaires possédant un véritable noyau. Les protistes sont regroupés en trois phylums principaux :les algues (quatre phylums), les protozoaires (quatre phylums) et les moisissures (deux phylums). Chaque protiste est un eucaryote microscopique, bien que de nombreux eucaryotes, comme les arbres et les humains, soient multicellulaires et ne soient pas considérés comme des protistes.
Le royaume des champignons, également au sein d'Eukarya, comprend plusieurs phylums microbiens. Par exemple, Zygomycota contient des moisissures microscopiques à pain, tandis qu'Ascomycota comprend des levures, des agents pathogènes végétaux et des parasites. Les lichens illustrent les relations complexes qui peuvent naître, car ils sont des assemblages symbiotiques d'un champignon et d'un partenaire photosynthétique, s'étendant souvent sur plusieurs règnes, voire domaines.