基因水平轉移（Horizontal Gene Transfer,HGT），又稱為側向基因轉移（Lateral Gene Transfer,LGT），是指在不同生物個體之間，或單個細胞內部細胞器之間所進行的遺傳物質的交流。這種交流不限于同種生物，也可能發生在遠緣甚至非親緣關系的生物之間。基因水平轉移與垂直基因轉移（親代傳遞給子代）相對應，它突破了親緣關系的界限，增加了基因流動的可能性。
發現與發展
基因水平轉移作為一個科學概念并非伴隨其現象的發現而產生。1959年，研究人員發現大腸桿菌能夠將遺傳信息傳遞給特定的腸道沙門氏菌突變菌株。同年，Akiba和Ochiai發現了病原菌中的抗性質粒，這一發現預示著野生型菌株間可能存在水平基因轉移的現象。然而，直到20世紀90年代，隨著基因工程生物的安全性問題和抗藥性病原菌的大量出現，水平基因轉移才逐漸成為一個研究熱點。此外，基因組序列分析顯示不同物種之間，甚至親緣關系較遠的生物之間存在大量同源基因，這也支持了水平基因轉移的存在。
形成因素
轉移媒介
基因水平轉移可以通過多種方式進行，其中質粒和病毒是重要的媒介。細菌中的接合作用和轉導作用是最常見的水平基因轉移方式。Ti質粒上的T-脫氧核糖核酸基因片段可以從根癌土壤桿菌轉移到植物細胞核中，而在細菌與動物細胞間的水平基因轉移中，一些特定的細菌屬能夠侵入哺乳動物細胞并將質粒整合進基因組中。
直接轉移
基因水平轉移還包括無需媒介的“直接”轉移。1996年，Baur等人發現大腸桿菌能在自然環境中建立自然感受態，從而直接攝取外源DNA。枯草芽孢桿菌也被證實在自然環境下能夠建立感受態。自然遺傳轉化是一種不需要媒介的基因轉移方式，已在細菌之間和細菌與其他真核生物之間觀察到。
基因組序列分析
基因組序列分析顯示，不同物種之間，甚至親緣關系較遠的生物之間存在大量同源基因，這為水平基因轉移提供了證據。例如，海棲熱袍菌基因組中有四分之一的基因與古菌相似，而結核分枝桿菌基因組中包含來自人類的基因。
進化意義
基因水平轉移被認為是推動進化的重要力量。Jonathan將這一過程劃分為六個步驟，從遺傳物質在供體中的進化開始，到在受體中的存留和傳播，再到對供體和受體進化的影響。兩種觀點認為，水平基因轉移既發生在早期生命的進化中，也在現代生命中持續發生。
研究現狀與前景
近年來，自然環境中存在大量具有轉化活性的脫氧核糖核酸分子以及能主動攝取外源DNA的感受態細胞，使得人們對環境中發生的水平基因轉移有了新的認識。基因水平轉移的研究有助于評估基因工程生物的安全性，使其在未來農業和其他領域的應用中發揮更大的作用。
參考資料 >
基因水平轉移.中國大百科全書.2024-08-14
Ti質粒.中國大百科全書.2024-08-14
外源DNA.食品伙伴網（原食品伴侶網）.2024-08-14