基因水平转移

基因水平转移（Horizontal Gene Transfer, HGT），又称为侧向基因转移（Lateral Gene Transfer, LGT），是指在不同生物个体之间，或是同一生物个体的不同细胞器之间进行的遗传物质交流。这种交流不限于同种生物，也可能发生在远缘甚至非亲缘关系的生物之间。基因水平转移与垂直基因转移（亲代传递给子代）相对应，它突破了亲缘关系的界限，增加了基因流动的可能性。

发现与发展

基因水平转移作为一个科学概念并非伴随其现象的发现而产生。1959年，研究人员发现大肠杆菌能够将遗传信息传递给特定的肠道沙门氏菌突变菌株。同年，Akiba和Ochiai发现了病原菌中的抗性质粒，这一发现预示着野生型菌株间可能存在水平基因转移的现象。然而，直到20世纪90年代，随着基因工程生物的安全性问题和抗药性病原菌的出现，水平基因转移才逐渐成为一个研究热点。此外，基因组序列分析显示不同物种之间，甚至亲缘关系较远的生物之间存在大量同源基因，这也支持了水平基因转移的存在。

形成因素

转移媒介

基因水平转移可以通过多种方式进行，其中质粒和病毒是重要的媒介。细菌中的接合作用和转导作用是最常见的水平基因转移方式。Ti质粒上的T-脱氧核糖核酸基因片段可以从根癌土壤杆菌转移到植物细胞核中，而在细菌与动物细胞间的水平基因转移中，一些特定的细菌属能够侵入哺乳动物细胞并将质粒整合进基因组中。

直接转移

基因水平转移还包括无需媒介的“直接”转移。1996年，Baur等人发现大肠杆菌能在自然环境中建立自然感受态，从而直接摄取外源DNA。枯草芽孢杆菌也被证实在自然环境下能够建立感受态。自然遗传转化是一种不需要媒介的基因转移方式，已在细菌之间和细菌与其他真核生物之间观察到。

基因组序列分析

基因组序列分析显示，不同物种之间，甚至亲缘关系较远的生物之间存在大量同源基因，这为水平基因转移提供了证据。例如，海栖热袍菌基因组中有四分之一的基因与古菌相似，而结核分枝杆菌基因组中包含来自人类的基因。

进化意义

基因水平转移被认为是推动进化的重要力量。Jonathan将这一过程划分为六个步骤，从遗传物质在供体中的进化开始，到在受体中的存留和传播，再到对供体和受体进化的影响。两种观点认为，水平基因转移既发生在早期生命的进化中，也在现代生命中持续发生。

研究现状与前景

近年来，自然环境中存在大量具有转化活性的脱氧核糖核酸分子以及能主动摄取外源DNA的感受态细胞，使得人们对环境中发生的水平基因转移有了新的认识。基因水平转移的研究有助于评估基因工程生物的安全性，使其在未来农业和其他领域的应用中发挥更大的作用。

参考资料

基因水平转移.中国大百科全书.2024-08-14

Ti质粒.中国大百科全书.2024-08-14

外源DNA.食品伙伴网（原食品伴侣网）.2024-08-14