การถ่ายทอดยีนแนวนอน ( HGT ) หรือการถ่ายทอดยีนด้านข้าง ( LGT ) ^{[ 1 ] [ 2 ] [ 3 ]}คือการเคลื่อนย้ายสารพันธุกรรมระหว่างสิ่งมีชีวิตอื่นนอกเหนือจาก การถ่ายทอด DNA (" แนวตั้ง ") จากพ่อแม่สู่ลูกหลาน ( การสืบพันธุ์ ) ^{[ 4 ]} HGT เป็นปัจจัยสำคัญในการวิวัฒนาการของสิ่งมีชีวิตหลายชนิด^{[ 5 ] [ 6 ]} HGT กำลังส่งผลต่อความเข้าใจทางวิทยาศาสตร์เกี่ยวกับวิวัฒนาการระดับสูง ในขณะเดียวกันก็เปลี่ยนมุมมองเกี่ยวกับวิวัฒนาการของแบคทีเรียอย่างมีนัยสำคัญ^{[ 7 ]}

การถ่ายทอดยีนในแนวนอนเป็นกลไกหลักในการแพร่กระจายความต้านทานยาปฏิชีวนะในแบคทีเรีย^{[ 8 ] [ 5 ] [ 9 ] [ 10 ]}และมีบทบาทสำคัญในการวิวัฒนาการของแบคทีเรียที่สามารถย่อยสลายสารประกอบใหม่ เช่นสารกำจัด ศัตรูพืชที่มนุษย์สร้างขึ้น ^{[ 11 ]}และในการวิวัฒนาการ การบำรุงรักษา และการส่งผ่านความรุนแรง^{[ 12 ]}โดยมักเกี่ยวข้องกับแบคทีริโอเฟจแบบ เทมเพอเรต และพลาสมิด [ ^{13 ] [ 14 ] [ 15 ] ยีน}ที่รับผิดชอบต่อความต้านทานยาปฏิชีวนะในแบคทีเรียชนิดหนึ่งสามารถถ่ายทอดไปยังแบคทีเรียอีกชนิดหนึ่งได้ผ่านกลไกต่างๆ ของ HGT เช่นการเปลี่ยนแปลงการถ่ายทอดและการเชื่อมต่อซึ่งจะทำให้ผู้รับยีนต้านทานยาปฏิชีวนะมีความต้านทานต่อยาปฏิชีวนะ การแพร่กระจายอย่างรวดเร็วของยีนต้านทานยาปฏิชีวนะในลักษณะนี้กำลังกลายเป็นความท้าทายในการจัดการในด้านการแพทย์ ปัจจัยทางนิเวศวิทยาอาจมีบทบาทใน HGT ของยีนต้านทานยาปฏิชีวนะด้วย^{[ 16 ]}

การถ่ายทอดยีนในแนวนอนได้รับการยอมรับว่าเป็นกระบวนการวิวัฒนาการที่แพร่หลายซึ่งกระจายยีนระหว่างสายพันธุ์โปรคาริโอตที่แตกต่างกัน^{[ 17 ]}และยังสามารถเกี่ยวข้องกับยูคาริโอตได้อีกด้วย^{[ 18 ] [ 19 ]}เชื่อกันว่าเหตุการณ์ HGT เกิดขึ้นในยูคาริโอตน้อยกว่าในโปรคาริโอต อย่างไรก็ตาม หลักฐานที่เพิ่มขึ้นบ่งชี้ว่า HGT ค่อนข้างพบได้ทั่วไปในยูคาริโอตหลายชนิดและสามารถส่งผลกระทบต่อการปรับตัวให้เข้ากับสภาพแวดล้อมใหม่ได้ อย่างไรก็ตาม การศึกษาเรื่องนี้ถูกขัดขวางโดยความซับซ้อนของจีโนมยูคาริโอตและความอุดมสมบูรณ์ของบริเวณที่มีลำดับซ้ำ ซึ่งทำให้การระบุและลักษณะเฉพาะของยีนที่ถ่ายโอนอย่างแม่นยำทำได้ยาก^{[ 20 ] [ 21 ]}

มีการตั้งสมมติฐานว่า HGT ส่งเสริมการรักษาชีวเคมีชีวิตสากล และส่งผลให้รหัสพันธุกรรมเป็นสากล^{[ 22 ]}

การทดลองของกริฟฟิธซึ่งรายงานโดยเฟรเดอริก กริฟฟิธ ในปี พ.ศ. ^{2461 [ 23} ] ^{เป็นการทดลอง}แรกที่แสดงให้เห็นว่าแบคทีเรียสามารถถ่ายทอดข้อมูลทางพันธุกรรมผ่านกระบวนการที่เรียกว่าการเปลี่ยนแปลง [ ^{24 ] [ 25 ]}ผลการค้นพบของกริฟฟิธตามมาด้วยการวิจัยในช่วงปลายทศวรรษ พ.ศ. 2473 และต้นทศวรรษ พ.ศ. 2483 ซึ่งแยกDNA ออก ^มาเป็นวัสดุที่สื่อสารข้อมูลทางพันธุกรรมนี้

การถ่ายโอนยีนในแนวนอนได้รับการอธิบายในซีแอตเติลในปี 1951 ในบทความที่แสดงให้เห็นว่าการถ่ายโอนยีนของไวรัสเข้าไปในCorynebacterium diphtheriaeทำให้เกิดสายพันธุ์ที่ก่อโรคจากสายพันธุ์ที่ไม่ก่อโรค^{[ 26 ]}พร้อมกันนั้นก็ได้เปิดเผยกลไกของโรคคอตีบ (ที่ผู้ป่วยอาจติดเชื้อแบคทีเรียแต่ไม่มีอาการใดๆ แล้วจึงเกิดอาการขึ้นในภายหลังหรืออาจไม่มีอาการเลย) ^{[ 27 ]}และเป็นตัวอย่างแรกที่แสดงให้เห็นถึงความสำคัญของวัฏจักรไลโซเจนิค [ ^{28 ] การ}ถ่ายโอนยีนระหว่างแบคทีเรียได้รับการอธิบายครั้งแรกในญี่ปุ่นในสิ่งพิมพ์ปี 1959 ซึ่งแสดงให้เห็นถึงการถ่ายโอนความต้านทานยาปฏิชีวนะระหว่างแบคทีเรียต่างสายพันธุ์^{[ 29 ]} [ ^{30 ]}ใน^{ช่วงกลางทศวรรษ} 1980 Syvanen ^{[ 31 ]}ตั้งสมมติฐานว่าการถ่ายโอนยีนด้านข้างที่มีความสำคัญทางชีววิทยาได้เกิดขึ้นมาตั้งแต่เริ่มต้นของชีวิตบนโลกและมีส่วนเกี่ยวข้องในการกำหนดประวัติศาสตร์วิวัฒนาการทั้งหมด

ดังที่ Jian, Rivera และ Lake (1999) กล่าวไว้ว่า “การศึกษาเกี่ยวกับยีนและจีโนมแสดงให้เห็นมากขึ้นเรื่อยๆ ว่ามีการถ่ายโอนแนวนอนเกิดขึ้นอย่างมากระหว่างโปรคาริโอต ” ^{[ 32 ]} (ดูเพิ่มเติมที่ Lake และ Rivera, 2007) ^{[ 33 ]}ปรากฏการณ์นี้ดูเหมือนจะมีนัยสำคัญสำหรับยูคาริโอต เซลล์เดียว เช่นกัน ดังที่ Bapteste et al. (2005) สังเกตว่า “หลักฐานเพิ่มเติมชี้ให้เห็นว่าการถ่ายโอนยีนอาจเป็นกลไกวิวัฒนาการที่สำคัญใน วิวัฒนาการ ของโปรติสต์ ด้วย ” ^{[ 34 ]}

การปลูกถ่ายพืชชนิดหนึ่งไปยังอีกชนิดหนึ่งสามารถถ่ายโอนคลอโรพลาสต์ ( ออร์แกเนลล์ในเซลล์พืชที่ทำหน้าที่สังเคราะห์แสง ) ดีเอ็นเอไมโทคอนเดรียและนิวเคลียสของเซลล์ ทั้งหมด ที่มีจีโนมซึ่งอาจก่อให้เกิดสายพันธุ์ใหม่ได้^{[ 35 ]}ผีเสื้อบางชนิด(เช่นผีเสื้อโมนาร์ชและหนอนไหม ) ได้รับการดัดแปลงพันธุกรรมโดยการถ่ายโอนยีนแนวนอนจากไวรัสบราโคไวรัส ของตัว ต่อ^{[ 36 ]}การถูกแมลงในวงศ์Reduviidae (แมลงนักฆ่า) กัด สามารถทำให้มนุษย์ติด เชื้อโรคชากัส จากปรสิต ผ่านทางไทรพาโนโซม ซึ่งสามารถแทรกดีเอ็นเอของมันเข้าไปในจีโนมของมนุษย์ได้^{[ 37 ]}มีการเสนอแนะว่าการถ่ายโอนยีนแนวนอนจากแบคทีเรียไปยังมนุษย์อาจมีบทบาทในโรคมะเร็ง^{[ 38 ]}

แอรอน ริชาร์ดสันและเจฟฟรีย์ ดี. พาล์มเมอร์กล่าวว่า: "การถ่ายโอนยีนแนวนอน (HGT) มีบทบาทสำคัญในวิวัฒนาการของแบคทีเรียและค่อนข้างพบได้ทั่วไปในยูคาริโอตเซลล์เดียวบางชนิด อย่างไรก็ตาม ความแพร่หลายและความสำคัญของ HGT ในวิวัฒนาการของ ยูคาริโอต หลายเซลล์ยังคงไม่ชัดเจน" ^{[ 39 ]}

เนื่องจากมีหลักฐานเพิ่มมากขึ้นที่บ่งชี้ถึงความสำคัญของปรากฏการณ์เหล่านี้ต่อวิวัฒนาการ (ดูด้านล่าง ) นักชีววิทยาโมเลกุลเช่น Peter Gogarten จึงได้อธิบายการถ่ายโอนยีนแนวนอนว่าเป็น "กระบวนทัศน์ใหม่สำหรับชีววิทยา" ^{[ 40 ]}

มีกลไกหลายอย่างสำหรับการถ่ายโอนยีนในแนวนอน: ^{[ 5 ] [ 41 ] [ 42 ]}

• การเปลี่ยนแปลงทางพันธุกรรมของเซลล์อันเป็นผลมาจากการนำเข้า การรับ และการแสดงออกของสารพันธุกรรมจากภายนอก ( DNAหรือRNA ) ^{[ 43 ]}กระบวนการนี้ค่อนข้างพบได้ทั่วไปในแบคทีเรีย แต่พบได้น้อยในยูคาริโอต^{[ 44 ]}การเปลี่ยนแปลงทางพันธุกรรมมักใช้ในห้องปฏิบัติการเพื่อแทรกยีนใหม่เข้าไปในแบคทีเรียเพื่อการทดลอง หรือเพื่อการใช้งานในอุตสาหกรรมหรือทางการแพทย์ ดูเพิ่มเติมที่ชีววิทยาโมเลกุลและเทคโนโลยีชีวภาพ
• การถ่ายทอดยีนคือกระบวนการที่ DNA ของแบคทีเรียถูกย้ายจากแบคทีเรียตัวหนึ่งไปยังอีกตัวหนึ่งโดยไวรัส (แบคทีริโอเฟจ หรือฟาจ ) ^{[ 43 ]}
• การถ่ายทอดยีนของแบคทีเรียซึ่งเป็นกระบวนการที่เกี่ยวข้องกับการถ่ายโอน DNA ผ่านพลาสมิดจากเซลล์ผู้ให้ไปยังเซลล์ผู้รับแบบรีคอมบิแนนท์ในระหว่างการสัมผัสระหว่างเซลล์^{[ 43 ]}
• ตัวแทนการถ่ายโอนยีน องค์ประกอบคล้ายไวรัส ^ที่เข้ารหัสโดยโฮสต์ซึ่งพบในอันดับอัลฟาโปรทีโอแบคทีเรียRhodobacterales [ ^{45 ]}

องค์ประกอบที่เคลื่อนย้ายได้ (TE) (เรียกอีกอย่างว่าทรานสโพซอนหรือยีนกระโดด) คือส่วนของ DNA ที่เคลื่อนที่ได้ ซึ่งบางครั้งสามารถรับยีนต้านทานและแทรกเข้าไปในพลาสมิดหรือโครโมโซมได้ จึงทำให้เกิดการถ่ายโอนยีนต้านทานยาปฏิชีวนะในแนวนอน^{[ 43 ]}

การถ่ายโอนทรานสโพซอนแนวนอน (HTT) หมายถึงการส่งผ่านชิ้นส่วนของ DNA ที่มีลักษณะเฉพาะคือความสามารถในการเคลื่อนที่จากตำแหน่ง หนึ่ง ไปยังอีกตำแหน่งหนึ่งระหว่างจีโนมโดยวิธีการอื่นนอกเหนือจากการถ่ายทอดจากพ่อแม่สู่ลูก การถ่ายโอนยีนแนวนอนได้รับการพิจารณามานานแล้วว่ามีความสำคัญต่อวิวัฒนาการของโปรคาริโอต แต่มีข้อมูลเพิ่มมากขึ้นที่แสดงให้เห็นว่า HTT เป็นปรากฏการณ์ทั่วไปและแพร่หลายในวิวัฒนาการของยูคาริโอตเช่นกัน^{[ 46 ]}ในด้านองค์ประกอบที่เคลื่อนย้ายได้ การแพร่กระจายระหว่างจีโนมผ่านการถ่ายโอนแนวนอนอาจถูกมองว่าเป็นกลยุทธ์ในการหลีกเลี่ยงการกำจัดเนื่องจากการคัดเลือกแบบบริสุทธิ์ การเสื่อมสภาพจากการกลายพันธุ์ และ/หรือกลไกการป้องกันของโฮสต์^{[ 47 ]}

HTT สามารถเกิดขึ้นได้กับองค์ประกอบที่เคลื่อนย้ายได้ทุกประเภท แต่ทรานสโพซอน DNAและเรโทรเอเลเมนต์ LTRมีแนวโน้มที่จะสามารถเกิด HTT ได้มากกว่า เนื่องจากทั้งสองมีตัวกลาง DNA สองสายที่เสถียร ซึ่งเชื่อกันว่ามีความแข็งแรงกว่าตัวกลาง RNA สายเดียวของเรโทรเอเลเมนต์ที่ไม่ใช่ LTRซึ่งสามารถย่อยสลายได้ง่าย^{[ 46 ]}องค์ประกอบที่ไม่เป็นอิสระอาจมีโอกาสน้อยที่จะถ่ายโอนในแนวนอนเมื่อเทียบกับองค์ประกอบที่เป็นอิสระเนื่องจากไม่ได้เข้ารหัสโปรตีนที่จำเป็นสำหรับการเคลื่อนย้ายของตัวเอง โครงสร้างขององค์ประกอบที่ไม่เป็นอิสระเหล่านี้โดยทั่วไปประกอบด้วยยีนที่ไม่มีอินทรอนซึ่งเข้ารหัส โปรตีนทราน สโพเซสและอาจมีหรือไม่มีลำดับโปรโมเตอร์ องค์ประกอบที่ไม่มีลำดับโปรโมเตอร์ที่เข้ารหัสภายในบริเวณเคลื่อนที่ต้องอาศัยโปรโมเตอร์ของโฮสต์ที่อยู่ติดกันสำหรับการแสดงออก^{[ 46 ]}เชื่อกันว่าการถ่ายโอนในแนวนอนมีบทบาทสำคัญในวงจรชีวิตของ TE ^{[ 46 ]}ในพืช ดูเหมือนว่าเรโทรทรานสโพซอน LTRของซูเปอร์แฟมิลี Copia โดยเฉพาะอย่างยิ่งเรโทรทรานสโพซอนที่มีจำนวนสำเนาต่ำจากสายพันธุ์ Ale และ Ivana มีแนวโน้มที่จะเกิดการถ่ายโอนแนวนอนระหว่างพืชต่างชนิดกัน^{[ 48 ]}

HTT ได้รับการแสดงให้เห็นว่าเกิดขึ้นระหว่างสายพันธุ์และข้ามทวีปทั้งในพืช^{[ 49 ]}และสัตว์ (Ivancevic et al. 2013) แม้ว่า TE บางชนิดจะแสดงให้เห็นว่าสามารถตั้งรกรากในจีโนมของบางสายพันธุ์ได้สำเร็จมากกว่าสายพันธุ์อื่น^{[ 50 ]}มีการเสนอว่าความใกล้ชิดทั้งในเชิงพื้นที่และอนุกรมวิธานของสายพันธุ์จะเอื้อต่อ HTT ในพืชและสัตว์^{[ 49 ]}ยังไม่เป็นที่ทราบแน่ชัดว่าความหนาแน่นของประชากรอาจส่งผลต่ออัตราการเกิด HTT ภายในประชากรอย่างไร แต่มีการเสนอว่าความใกล้ชิดเนื่องจากการปรสิตและการปนเปื้อนข้ามเนื่องจากความแออัดจะเอื้อต่อ HTT ทั้งในพืชและสัตว์^{[ 49 ]}ในพืช ปฏิสัมพันธ์ระหว่างไม้เลื้อยและต้นไม้ได้รับการแสดงให้เห็นว่าช่วยอำนวยความสะดวกต่อ HTT ในระบบนิเวศตามธรรมชาติ^{[ 48 ]}การถ่ายโอนองค์ประกอบที่เคลื่อนย้ายได้ที่ประสบความสำเร็จต้องอาศัยการส่งมอบ DNA จากผู้ให้ไปยังเซลล์เจ้าบ้าน (และไปยังสายพันธุ์สืบพันธุ์สำหรับสิ่งมีชีวิตหลายเซลล์) ตามด้วยการรวมเข้ากับจีโนมของเจ้าบ้านผู้รับ^{[ 46 ]}แม้ว่ากลไกที่แท้จริงสำหรับการขนส่ง TE จากเซลล์ผู้ให้ไปยังเซลล์ผู้รับจะยังไม่เป็นที่ทราบแน่ชัด แต่ก็เป็นที่ทราบกันดีว่าDNAและ RNA ที่ไม่มีสารห่อหุ้มสามารถไหลเวียนในของเหลวในร่างกายได้^{[ 46 ]}ตัวนำพาที่เสนอไว้หลายชนิด ได้แก่ สัตว์ขาปล้อง ไวรัส หอยน้ำจืด (Ivancevic et al. 2013) แบคทีเรียเอนโดซิมไบโอติก^{[ 47 ]}และแบคทีเรียปรสิตภายในเซลล์^{[ 46 ]}ในบางกรณี TE ยังช่วยอำนวยความสะดวกในการขนส่ง TE อื่นๆ อีกด้วย^{[ 50 ]}

การมาถึงของ TE ใหม่ในจีโนมของโฮสต์อาจส่งผลเสียเนื่องจากการเคลื่อนที่ของ TE อาจกระตุ้นให้เกิดการกลายพันธุ์ อย่างไรก็ตาม HTT ยังอาจเป็นประโยชน์ได้ด้วยการนำสารพันธุกรรมใหม่เข้าสู่จีโนมและส่งเสริมการสับเปลี่ยนยีนและโดเมน TE ระหว่างโฮสต์ ซึ่งจีโนมของโฮสต์สามารถนำไปใช้เพื่อทำหน้าที่ใหม่ได้^{[ 50 ]}ยิ่งไปกว่านั้น กิจกรรมการเคลื่อนย้ายจะเพิ่มจำนวนสำเนาของ TE และสร้างฮอตสปอตการจัดเรียงโครโมโซม ใหม่ ^{[ 51 ]}การตรวจจับ HTT เป็นงานที่ยากเพราะเป็นปรากฏการณ์ที่เกิดขึ้นอย่างต่อเนื่องและมีการเปลี่ยนแปลงความถี่ในการเกิดขึ้นและองค์ประกอบของ TE ภายในจีโนมของโฮสต์อยู่ตลอดเวลา นอกจากนี้ มีการวิเคราะห์ HTT ในเพียงไม่กี่ชนิด ทำให้ยากที่จะสร้างรูปแบบของเหตุการณ์ HTT ระหว่างชนิดต่างๆ ปัญหาเหล่านี้อาจนำไปสู่การประเมินค่าต่ำเกินไปหรือสูงเกินไปของเหตุการณ์ HTT ระหว่างบรรพบุรุษและสายพันธุ์ยูคาริโอตในปัจจุบัน^{[ 51 ]}

โดยทั่วไปแล้ว การถ่ายทอดยีนในแนวนอนจะถูกอนุมานโดยใช้ วิธี การทางชีวสารสนเทศไม่ว่าจะเป็นการระบุลำดับพันธุกรรมที่ผิดปกติ ("วิธีการเชิงพารามิเตอร์") หรือการระบุความแตกต่างอย่างมากระหว่างประวัติวิวัฒนาการของลำดับเฉพาะเมื่อเทียบกับประวัติวิวัฒนาการของโฮสต์ ยีนที่ถ่ายทอด ( ซีโนล็อก ) ที่พบในสปีชีส์ผู้รับนั้นมีความสัมพันธ์ใกล้ชิดกับยีนของสปีชีส์ผู้ให้มากกว่าที่คาดไว้

วิธีหนึ่งที่แสดงให้เห็นในการค้นหาเหตุการณ์ HGT คือการใช้ Shotgun Metagenomics โดยการแบ่งแล้วจัดลำดับ DNA ในตัวอย่างตามบริเวณที่ต่อเนื่องกันและมองหาความไม่ตรงกันทางวิวัฒนาการ ซึ่งสามารถอนุมานได้ว่าเป็นกรณีของการถ่ายโอนยีนในแนวนอน^{[ 52 ]}

ไวรัสที่เรียกว่าMimivirusติดเชื้ออะมีบาไวรัสอีกชนิดหนึ่งที่เรียกว่าSputnikก็ติดเชื้ออะมีบาเช่นกัน แต่ไม่สามารถแพร่พันธุ์ได้เว้นแต่ว่า Mimivirus จะติดเชื้อเซลล์เดียวกันก่อน^{[ 53 ]}

จีโนมของสปุตนิกเผยให้เห็นข้อมูลเชิงลึกเพิ่มเติมเกี่ยวกับชีววิทยาของมัน แม้ว่ายีน 13 ยีนจะแสดงความคล้ายคลึงกับยีนอื่น ๆ ที่รู้จักเพียงเล็กน้อย แต่ยีน 3 ยีนมีความสัมพันธ์ใกล้ชิดกับยีนของมิมิไวรัสและมามาไวรัส ซึ่งอาจถูกไวรัสขนาดเล็กกินเข้าไปในขณะที่มันบรรจุอนุภาคในช่วงใดช่วงหนึ่งของประวัติศาสตร์ สิ่งนี้ชี้ให้เห็นว่าไวรัสดาวเทียมสามารถทำการถ่ายโอนยีนในแนวนอนระหว่างไวรัสได้ ในลักษณะเดียวกับที่แบคทีริโอเฟจถ่ายโอนยีนระหว่างแบคทีเรีย^{[ 54 ]}

การถ่ายทอดยีนในแนวนอนเป็นเรื่องปกติในหมู่แบคทีเรีย แม้แต่ในหมู่แบคทีเรียที่มีความสัมพันธ์ห่างไกลกันมาก และยังเกิดขึ้นระหว่างแบคทีเรียและอาร์เคียด้วย กระบวนการนี้เชื่อว่าเป็นสาเหตุสำคัญของการเพิ่มขึ้นของความต้านทานยา^{[ 5 ] [ 55 ]}เมื่อเซลล์แบคทีเรียหนึ่งได้รับความต้านทาน และยีนต้านทานจะถูกถ่ายทอดไปยังสายพันธุ์อื่น^{[ 56 ] [ 57 ]}การย้ายตำแหน่งและการถ่ายทอดยีนในแนวนอน พร้อมกับแรงคัดเลือกตามธรรมชาติที่แข็งแกร่ง ทำให้เกิดสายพันธุ์S. aureus ที่ต้านทานยาหลายชนิด และแบคทีเรียก่อโรคอื่นๆ อีกมากมาย^{[ 43 ]}การถ่ายทอดยีนในแนวนอนยังมีบทบาทในการแพร่กระจายของปัจจัยก่อโรค เช่นเอ็กโซท็อกซินและเอ็กโซเอนไซม์ในหมู่แบคทีเรีย^{[ 5 ]}ตัวอย่างสำคัญเกี่ยวกับการแพร่กระจายของเอ็กโซท็อกซินคือวิวัฒนาการปรับตัวของสารพิษชิกาในE. coliผ่านการถ่ายทอดยีนในแนวนอนโดยการถ่ายทอดยีนกับแบคทีเรียสายพันธุ์Shigella ^{[ 58 ]}มีการเสนอแนวทางในการต่อสู้กับการติดเชื้อแบคทีเรียบางชนิดโดยการกำหนดเป้าหมายปัจจัยก่อโรคเฉพาะเหล่านี้และองค์ประกอบทางพันธุกรรมที่เคลื่อนที่ได้^{[ 12 ]}ตัวอย่างเช่น องค์ประกอบทางพันธุกรรมที่ถ่ายทอดในแนวนอนมีบทบาทสำคัญในความรุนแรงของE. coli , Salmonella , StreptococcusและClostridium perfringens ^{[ 5 ]}

ในโปรคาริโอต ระบบการจำกัดและการดัดแปลงเป็นที่ทราบกันดีว่าให้ภูมิคุ้มกันต่อการถ่ายโอนยีนในแนวนอนและในการทำให้องค์ประกอบทางพันธุกรรมเคลื่อนที่มีเสถียรภาพ ยีนที่เข้ารหัสระบบการจำกัดและการดัดแปลงได้รับการรายงานว่าเคลื่อนที่ระหว่างจีโนมของโปรคาริโอตภายในองค์ประกอบทางพันธุกรรมเคลื่อนที่ (MGE) เช่นพลาสมิดโปรฟาจลำดับการแทรก/ทรานสโพซอน องค์ประกอบการถ่ายโอนแบบบูรณาการ (ICE) ^{[ 59 ]}และอินทิกรอนอย่างไรก็ตาม พวกมันมักจะเป็นอุปสรรคที่เข้ารหัสโดยโครโมโซมต่อ MGE มากกว่าที่จะเป็นเครื่องมือที่เข้ารหัสโดย MGE สำหรับการติดเชื้อในเซลล์^{[ 60 ]}

การถ่ายโอนยีนด้านข้างผ่านองค์ประกอบทางพันธุกรรมเคลื่อนที่ ซึ่งก็คือองค์ประกอบคอนจูเกทีฟแบบบูรณาการ (ICE) Bs1ได้รับการรายงานว่ามีบทบาทในการตอบสนอง SOS ต่อ ความเสียหายของ DNA ทั่วโลก ของแบคทีเรียแกรมบวกBacillus subtilis [ ^{61 ] นอกจาก}นี้ ยังเชื่อมโยงกับความต้านทานต่อรังสีและการขาดน้ำของ สปอร์ Bacillus pumilus SAFR-032 ^{[ 62 ]}ที่แยกได้จากสิ่งอำนวยความสะดวกห้องปลอดเชื้อของยานอวกาศ^{[ 63 ] [ 64 ] [ 65 ]}

มีรายงานว่าองค์ประกอบการแทรกของทรานสโพซอนช่วยเพิ่มความเหมาะสมของ สายพันธุ์ E. coliแกรมลบ ผ่านการย้ายตำแหน่งหลักหรือการจัดเรียงจีโนมใหม่ และเพิ่มอัตราการกลายพันธุ์^{[ 66 ] [ 67 ]}ในการศึกษาเกี่ยวกับผลกระทบของการสัมผัสกับสภาวะจำลองแรงโน้มถ่วงต่ำเป็นเวลานานต่อE. coli ที่ไม่ก่อโรค ผลลัพธ์แสดงให้เห็นว่าการแทรกของทรานสโพซอนเกิดขึ้นที่ตำแหน่งที่เชื่อมโยงกับการตอบสนองต่อความเครียด SOS ^{[ 68 ]}เมื่อ สายพันธุ์ E. coli เดียวกัน สัมผัสกับสภาวะจำลองแรงโน้มถ่วงต่ำและยาปฏิชีวนะ ( คลอ แรมเฟนิคอล) ในระดับต่ำ (พื้นหลัง) ผลลัพธ์แสดงให้เห็นการจัดเรียงใหม่ที่เกิดจากทรานสโพซอน (TMRs) ซึ่งรบกวนยีนที่เกี่ยวข้องกับการยึดเกาะของแบคทีเรีย และลบส่วนทั้งหมดของยีนหลายตัวที่เกี่ยวข้องกับการเคลื่อนที่และเคโมแท็กซิส [ ^{69 ] การ}ศึกษาทั้งสองนี้มีนัยสำคัญต่อการเจริญเติบโตของจุลินทรีย์ การปรับตัว และความต้านทานต่อยาปฏิชีวนะในสภาวะอวกาศแบบเรียลไทม์

การถ่ายโอนยีนในแนวนอนมีความเคลื่อนไหวอย่างมากในจีโนมของแบคทีเรียที่เกี่ยวข้องกับการผลิตเมตาโบไลต์รองหรือเมตาโบไลต์เฉพาะ^{[ 70 ]}สิ่งนี้แสดงให้เห็นอย่างชัดเจนในกลุ่มแบคทีเรียบางกลุ่ม รวมถึงP. aeruginosaและactinomycetalesซึ่งเป็นอันดับของActinomycetota ^{[ 71 ]}โพลีคีไทด์ซินเทส (PKS) และคลัสเตอร์ยีนชีวสังเคราะห์ให้โครงสร้างแบบโมดูลาร์ของยีนที่เกี่ยวข้อง ทำให้แบคทีเรียเหล่านี้ปรับตัวได้ดีในการรับและกำจัดการดัดแปลงแบบโมดูลาร์ที่เป็นประโยชน์ผ่าน HGT ^{[ 72 ]}บางพื้นที่ของยีนที่เรียกว่าฮอตสปอตจะเพิ่มโอกาสในการถ่ายโอนยีนที่ผลิตเมตาโบไลต์รองในแนวนอนมากขึ้น^{[ 73 ]}ความหลากหลายของเอนไซม์เป็นธีมที่เกิดขึ้นซ้ำ ๆ ในโรงละครเฉพาะนี้

การเปลี่ยนแปลงตามธรรมชาติเป็นการปรับตัวของแบคทีเรียสำหรับการถ่ายโอน DNA (HGT) ซึ่งขึ้นอยู่กับการแสดงออกของยีนแบคทีเรียจำนวนมากซึ่งผลิตภัณฑ์ของยีนเหล่านั้นมีส่วนรับผิดชอบต่อกระบวนการนี้^{[ 74 ] [ 75 ]}โดยทั่วไป การเปลี่ยนแปลงเป็นกระบวนการพัฒนาที่ซับซ้อนและต้องใช้พลังงาน เพื่อให้แบคทีเรียสามารถจับ รับ และรวม DNA ภายนอกเข้ากับโครโมโซมของมันได้ แบคทีเรียจะต้องมีความสามารถนั่นคือ เข้าสู่สภาวะทางสรีรวิทยาพิเศษ การพัฒนาความสามารถในBacillus subtilisต้องอาศัยการแสดงออกของยีนประมาณ 40 ยีน^{[ 76 ]} DNA ที่รวมเข้ากับโครโมโซมของโฮสต์มักจะ (แต่มีข้อยกเว้นบ้าง) มาจากแบคทีเรียอื่นในสายพันธุ์ เดียวกัน และจึงมีความคล้ายคลึงกับโครโมโซมที่มีอยู่ ความสามารถในการเปลี่ยนแปลงตามธรรมชาติเกิดขึ้นในอย่างน้อย 67 สายพันธุ์ของโปรคาริโอต^{[ 75 ]}

ความสามารถในการเปลี่ยนแปลงมักถูกกระตุ้นโดยความหนาแน่นของเซลล์สูงและ/หรือข้อจำกัดทางโภชนาการ ซึ่งเป็นสภาวะที่เกี่ยวข้องกับระยะคงที่ของการเจริญเติบโตของแบคทีเรีย ความสามารถดูเหมือนจะเป็นการปรับตัวเพื่อการซ่อมแซม DNA ^{[ 77 ]}การเปลี่ยนแปลงในแบคทีเรียสามารถมองได้ว่าเป็นกระบวนการสืบพันธุ์แบบอาศัยเพศดั้งเดิม เนื่องจากเกี่ยวข้องกับการโต้ตอบของ DNA ที่เป็นโฮโมล็อกจากสองบุคคลเพื่อสร้าง DNA ลูกผสมที่ส่งต่อไปยังรุ่นต่อๆ ไป แม้ว่าการถ่ายทอดจะเป็นรูปแบบของ HGT ที่เกี่ยวข้องกับแบคทีริโอเฟจ มากที่สุด แต่แบคทีริโอเฟจบางชนิดก็อาจสามารถส่งเสริมการเปลี่ยนแปลงได้เช่นกัน^{[ 78 ]}

ดังที่กล่าวไว้ก่อนหน้านี้ การถ่ายทอดยีน แบบคอนจูเกชันเป็นวิธีการถ่ายโอนยีนในแนวนอนผ่านการสัมผัสระหว่างเซลล์^{[ 43 ]}ในกระบวนการคอนจูเกชันระบบการหลั่งแบบ Type IV (T4SS) ถูกใช้เพื่อส่งผ่าน DNA จากเซลล์ผู้ให้ไปยังเซลล์ผู้รับ^{[ 79 ]} T4SS ที่เข้ารหัสอยู่ในพลาสมิดจะบรรจุโปรตีนและยีนอื่นๆ ที่ช่วยเสริมเซลล์ในการคอนจูเกชัน งานวิจัยแสดงให้เห็นว่ามีโปรตีนจับ DNA แบบเดี่ยว (SSBs) ที่เข้ารหัสอยู่ในพลาสมิดคอนจูเกชัน ซึ่งอาจช่วยในการคอนจูเกชันและความอยู่รอดของเซลล์^{[ 80 ]}เชื่อกันว่าเป็นเช่นนั้นเพราะ SSBs ถูกแสดงออกตามธรรมชาติเพื่อช่วยในการทำให้ DNA สายเดี่ยว (ssDNA) มีเสถียรภาพ^{[ 81 ]} SSBs ยังจะดึงดูดโปรตีนอื่นๆ เช่น RadD หรือ RecA ที่แสดงออกในเหตุการณ์การรวมตัวใหม่ การซ่อมแซม และการจำลองแบบของ DNA ^{[ 82 ] [ 83 ]}ซึ่งแสดงให้เห็นถึงบทบาทที่เป็นไปได้ของพวกมันในการคอนจูเกชัน แม้ว่าอาจช่วยได้ แต่การศึกษาต่างๆ ก็แสดงให้เห็นว่าโปรตีนเช่น SSB ไม่จำเป็นต่อการถ่ายทอดยีน ตัวอย่างเช่น พลาสมิด pCF10 จากEnterococcus faecalisซึ่งเป็นแบคทีเรียแกรมบวก มีโปรตีนคล้าย SSB ที่เรียกว่า PrgE และถูกจัดประเภทว่าไม่จำเป็นต่อการถ่ายทอดยีน^{[ 84 ]}จำเป็นต้องมีการศึกษาเพิ่มเติมเกี่ยวกับสาเหตุที่โปรตีนที่จับกับ ssDNA ถูกเข้ารหัสในพลาสมิดที่ถ่ายทอดยีนได้

การถ่ายทอดยีนในกรณีของไมโครไบโอมและซิมไบโอซิสมีความสำคัญมาก จากกระบวนการนี้จะมีการได้รับยีนใหม่ซึ่งนำไปสู่การเพิ่มความหลากหลายทางพันธุกรรมและวิวัฒนาการ เช่น การได้รับยีนต้านทานยาปฏิชีวนะMycobacterium tuberculosisเป็นสายพันธุ์ที่วิวัฒนาการผ่านวิธีการเช่นการถ่ายทอดยีนในขณะที่ได้รับความต้านทานต่อยาปฏิชีวนะ^{[ 85 ] [ 86 ]}วิวัฒนาการหรือการเพิ่มขึ้นของความหลากหลายทางพันธุกรรมนี้ยังพบเห็นได้ในสายพันธุ์อื่นๆ อีกมากมาย^{[ 87 ]}ด้วยเหตุนี้ จึงมีความกังวลอย่างมากเกี่ยวกับผลกระทบของการถ่ายทอดยีนหรือการถ่ายโอนยีนในแนวนอนต่อสุขภาพของมนุษย์และไมโครไบโอมของคุณ เนื่องจากจุลินทรีย์ก่อโรคอาจก่อโรคได้มากขึ้น การศึกษาแสดงให้เห็นว่าแม้แต่ไมโครไบโอมของเราเองก็มียีนต้านจุลินทรีย์จำนวนมาก ซึ่งหากถ่ายโอนไปยังจุลินทรีย์ก่อโรคอาจเป็นอันตรายได้^{[ 88 ]}

การถ่ายทอดยีนในMycobacterium smegmatisเช่นเดียวกับการถ่ายทอดยีนในE. coliต้องอาศัยการสัมผัสที่เสถียรและยาวนานระหว่างสายพันธุ์ผู้ให้และผู้รับมีความต้านทานต่อ DNaseและ DNA ที่ถ่ายโอนจะถูกรวมเข้ากับโครโมโซมของผู้รับโดยการรวมตัวกันแบบโฮโมโลจัสอย่างไรก็ตาม แตกต่างจากการถ่ายทอดยีนแบบรวมตัวกันที่มีความถี่สูง (Hfr) ใน E. coli การถ่ายทอดยีนในไมโคแบคทีเรียเป็น HGT ประเภทหนึ่งที่อาศัยโครโมโซมมากกว่าพลาสมิด^{[ 89 ]}นอกจากนี้ เมื่อเปรียบเทียบกับ การถ่ายทอดยีนใน E. coli (Hfr) ในM. smegmatisทุกส่วนของโครโมโซมจะถูกถ่ายโอนด้วยประสิทธิภาพที่เทียบเท่ากัน พบการผสมผสานอย่างมากของจีโนมของพ่อแม่ที่เป็นผลมาจากการถ่ายทอดยีน และการผสมผสานนี้ถือว่าคล้ายคลึงกับที่พบในผลิตภัณฑ์ไมโอซิสของการสืบพันธุ์แบบอาศัยเพศ^{[ 89 ] [ 90 ]}

Haloarchaeaเป็น จุลินทรีย์แอโรบิกฮา โลฟิล ล์ ที่เชื่อว่าวิวัฒนาการมาจากเมทาโนเจน แบบไม่ใช้ออกซิเจน จีโนม ส่วนใหญ่ของพวกมัน ซึ่งประกอบด้วยตระกูลยีนผสม 126 ตระกูล มาจากสารพันธุกรรมจากจีโนมของแบคทีเรีย ทำให้พวกมันสามารถปรับตัวให้เข้ากับสภาพแวดล้อมที่มีความเค็มสูงมากได้^{[ 91 ] [ 92 ]}

อาร์เคียSulfolobus solfataricusเมื่อ ได้รับรังสี UVจะกระตุ้นการสร้างพิไลชนิด IV อย่างรุนแรง ซึ่งจะช่วยอำนวยความสะดวกในการรวมกลุ่มของเซลล์^{[ 93 ] [ 94 ]}การสัมผัสกับสารเคมีที่ก่อให้เกิดความเสียหายต่อ DNA ก็กระตุ้นให้เกิดการรวมกลุ่มของเซลล์เช่นกัน^{[ 93 ]}ปัจจัยทางกายภาพอื่นๆ เช่น การเปลี่ยนแปลงอุณหภูมิหรือค่า pH ไม่กระตุ้นให้เกิดการรวมกลุ่ม ซึ่งแสดงให้เห็นว่าความเสียหายต่อ DNA เป็นตัวกระตุ้นเฉพาะของการรวมกลุ่มของเซลล์

การรวมกลุ่มของเซลล์ที่เกิดจากรังสี UV เป็นตัวกลางในการแลกเปลี่ยนเครื่องหมาย HGT ของโครโมโซมระหว่างเซลล์ด้วยความถี่สูง^{[ 95 ]}และวัฒนธรรมที่เกิดจากรังสี UV แสดงอัตราการรวมตัวใหม่ที่สูงกว่าวัฒนธรรมที่ไม่ได้รับการกระตุ้นมากถึงสามลำดับขนาด เซลล์ S. solfataricusจะรวมกลุ่มกับเซลล์อื่น ๆ ของสายพันธุ์เดียวกันเป็นพิเศษ^{[ 95 ]} Frols et al. ^{[ 93 ] [ 96 ]}และ Ajon et al. ^{[ 95 ]}แนะนำว่าการถ่ายโอน DNA ที่เหนี่ยวนำโดยรังสี UV น่าจะเป็นกลไกสำคัญในการเพิ่มการซ่อมแซม DNA ที่เสียหายผ่านการรวมตัวใหม่แบบโฮโมโลจัส กระบวนการนี้สามารถถือได้ว่าเป็นรูปแบบง่าย ๆ ของการมีปฏิสัมพันธ์ทางเพศ

จุลินทรีย์ทนความร้อนอีกชนิดหนึ่งคือSulfolobus acidocaldariusสามารถเกิด HGT ได้S. acidocaldariusสามารถแลกเปลี่ยนและรวมตัวใหม่ของเครื่องหมายโครโมโซมได้ที่อุณหภูมิสูงถึง 84 °C ^{[ 97 ]}การได้รับรังสี UV กระตุ้นการสร้างพิไลและการรวมกลุ่มของเซลล์^{[ 95 ]}เซลล์ที่มีความสามารถในการรวมกลุ่มจะมีอัตราการรอดชีวิตสูงกว่าเซลล์กลายพันธุ์ที่ขาดพิไลซึ่งไม่สามารถรวมกลุ่มได้ ความถี่ของการรวมตัวใหม่จะเพิ่มขึ้นจากความเสียหายของ DNA ที่เกิดจากการฉายรังสี UV ^{[ 98 ]}และจากสารเคมีที่ทำให้เกิดความเสียหายต่อ DNA ^{[ 99 ]}

โอเปรอนupsซึ่งประกอบด้วยยีน 5 ยีน จะถูกกระตุ้นอย่างมากโดยการฉายรังสี UV โปรตีนที่เข้ารหัสโดยโอ เปรอน upsจะถูกนำไปใช้ในการประกอบพิลิที่เกิดจาก UV และการรวมกลุ่มของเซลล์ ซึ่งนำไปสู่การแลกเปลี่ยน DNA ระหว่างเซลล์และการรวมตัวแบบโฮโมโลจัส^{[ 100 ]}เนื่องจากระบบนี้ช่วยเพิ่มความเหมาะสมของ เซลล์ S. acidocaldariusหลังจากการสัมผัสกับ UV Wolferen et al. ^{[ 100 ] [ 101 ]}จึงพิจารณาว่าการถ่ายโอน DNA น่าจะเกิดขึ้นเพื่อซ่อมแซมความเสียหายของ DNA ที่เกิดจาก UV โดยการรวมตัวแบบโฮโมโลจัส

"การเปรียบเทียบลำดับแสดงให้เห็นถึงการถ่ายโอนแนวนอนของยีนจำนวนมากในสายพันธุ์ที่หลากหลายเมื่อไม่นานมานี้ รวมถึงข้ามขอบเขตของ 'โดเมน' ทางวิวัฒนาการดังนั้นการกำหนดประวัติวิวัฒนาการของสายพันธุ์จึงไม่สามารถทำได้อย่างแน่ชัดโดยการกำหนดแผนภูมิวิวัฒนาการสำหรับยีนเดี่ยว" ^{[ 102 ]}

• การวิเคราะห์ลำดับดีเอ็นเอแสดงให้เห็นว่ามีการถ่ายโอนยีนในแนวนอนเกิดขึ้นภายในยูคาริโอตจากจีโนมคลอโรพลาสต์และไมโตคอนเดรียไปยังจีโนมนิวเคลียร์ตามที่ระบุไว้ในทฤษฎีเอนโดซิมไบโอ ติก คลอโรพลาสต์และไมโตคอนเดรียอาจมีต้นกำเนิดมาจากแบคทีเรียเอนโดซิมไบโอติกของบรรพบุรุษของเซลล์ยูคาริโอต^{[ 103 ]}

• ยีนไมโตคอนเดรียเคลื่อนย้ายไปยังปรสิตของ พืชวงศ์ Rafflesiaceaeจากโฮสต์ของพวกมัน^{[ 104 ] [ 105 ]}และจากคลอโรพลาสต์ของพืชที่ยังไม่ทราบชนิดไปยังไมโตคอนเดรียของถั่วPhaseolus ^{[ 106 ]}

• การถ่ายทอดในแนวนอนเกิดขึ้นจากแบคทีเรียไปยังเชื้อรา บางชนิด เช่น ยีสต์Saccharomyces cerevisiae ^{[ 107 ]}

• Agrobacterium ซึ่งเป็นแบคทีเรียก่อโรคที่ทำให้เซลล์เพิ่มจำนวนเป็นปุ่มปมและรากที่ขยายใหญ่ขึ้น เป็นตัวอย่างของแบคทีเรียที่สามารถถ่ายทอดยีนไปยังพืชได้ และมีบทบาทสำคัญในวิวัฒนาการของพืช^{[ 108 ]}
• พืชบกและญาติใกล้ชิดของพวกมันคือสาหร่ายสีเขียว Charophycean มีชุดเอนไซม์ glycosyl hydrolases ร่วมกัน เอนไซม์เหล่านี้น่าจะถูกถ่ายทอดจากแบคทีเรียและเชื้อราไปยังบรรพบุรุษร่วมสุดท้ายของสิ่งมีชีวิตเหล่านี้ก่อนกำเนิดพืชบก^{[ 109 ]}

• HhMAN1เป็นยีนในจีโนมของด้วงเจาะเมล็ดกาแฟ ( Hypothenemus hampei ) ที่มีลักษณะคล้ายยีนของแบคทีเรีย และเชื่อว่าถูกถ่ายทอดมาจากแบคทีเรียในลำไส้ของด้วง^{[ 110 ] [ 111 ]}
• oskarเป็นยีนที่จำเป็นสำหรับการกำหนดลักษณะเฉพาะของเซลล์สืบพันธุ์ในHolometabolaและเชื่อกันว่าต้นกำเนิดของมันเกิดจากเหตุการณ์ HGT ตามด้วยการหลอมรวมกับโดเมน LOTUS ^{[ 112 ]}
• ปัจจุบัน โรติเฟอร์ Bdelloidครอง 'สถิติ' HGT ในสัตว์ด้วยยีนประมาณ 8% ที่มาจากแบคทีเรีย^{[ 113 ]} เคยคิดว่า ทาร์ดิเกรดทำลายสถิติด้วย HGT 17.5% แต่การค้นพบนั้นเป็นผลมาจากการปนเปื้อนของแบคทีเรีย^{[ 114 ]}
• การศึกษาพบว่าจีโนมของสัตว์ 40 ชนิด (รวมถึงไพรเมต 10 ชนิด หนอน Caenorhabditis 4 ชนิด และ แมลง Drosophila 12 ชนิด) มีจีนที่นักวิจัยสรุปว่าถูกถ่ายโอนมาจากแบคทีเรียและเชื้อราโดยการถ่ายโอนจีนในแนวนอน^{[ 115 ]}นักวิจัยประเมินว่าสำหรับหนอนตัวกลมและแมลง Drosophila บางชนิด จีนเหล่านี้ได้รับมาเมื่อไม่นานมานี้^{[ 116 ]}
• กลไกที่อาศัยแบคทีริโอเฟจเป็นตัวกลางในการถ่ายโอนยีนระหว่างโปรคาริโอตและยูคาริโอต^{[ 117 ]}สัญญาณระบุตำแหน่งนิวเคลียสในโปรตีนปลายทางของแบคทีริโอเฟจ (TP) จะเริ่มต้นการจำลองดีเอ็นเอและเชื่อมโยงกับจีโนมของไวรัสด้วยพันธะโควาเลนต์ บทบาทของไวรัสและแบคทีริโอเฟจใน HGT ในแบคทีเรีย ชี้ให้เห็นว่าจีโนมที่มี TP อาจเป็นพาหะในการถ่ายโอนข้อมูลทางพันธุกรรมระหว่างอาณาจักรตลอดวิวัฒนาการ^{[ 118 ]}
• ด้วงถั่วอะซูกิ ได้รับวัสดุพันธุกรรมจากเอนโดซิมไบออนต์ Wolbachia ( ซึ่งไม่เป็นประโยชน์) ^{[ 119 ] ตัวอย่างใหม่ๆ เพิ่งได้รับการรายงานเมื่อเร็วๆ นี้ ซึ่งแสดงให้เห็นว่าแบคทีเรีย Wolbachia เป็นแหล่งวัสดุพันธุกรรม ที่}มีศักยภาพที่สำคัญในสัตว์ขาปล้องและไส้เดือนฝอย^[ 120 ^]
• เพลี้ยกระโดดPachypsylla venustaได้รับยีนจากเอนโดซิมไบออนต์ปัจจุบันCarsonellaและจากเอนโดซิมไบออนต์ในอดีตจำนวนมากเช่นกัน^{[ 121 ]}
• การวิเคราะห์เปรียบเทียบจีโนมมด 163 ตัว พบว่ามียีนที่เข้ารหัสโปรตีนที่ถ่ายโอนในแนวนอนจำนวน 497 ยีน ใน 85 สปีชีส์ ซึ่งส่วนใหญ่มาจากแบคทีเรียที่เป็น symbiont ภายในเซลล์ ยีนเหล่านี้หลายยีนดูเหมือนจะมีส่วนช่วยในการปรับตัวของมด โดยเฉพาะอย่างยิ่งในด้านภูมิคุ้มกันและการเผาผลาญ และบางยีนได้รับการอนุรักษ์ไว้ในหลายสปีชีส์เป็นเวลานานถึง 40 ล้านปี ซึ่งสอดคล้องกับการคัดเลือกแบบบริสุทธิ์ การวิเคราะห์การทำงานของยีนที่ถ่ายโอนหนึ่งยีนใน มด Cardiocondylaยังชี้ให้เห็นเพิ่มเติมว่ายีนดังกล่าวได้ถูกรวมเข้ากับการเผาผลาญพลังงานหลักของโฮสต์แล้ว^{[ 122 ]}

• Striga hermonthicaซึ่งเป็นพืชยูไดคอตปรสิต ได้รับยีนจากข้าวฟ่าง ( Sorghum bicolor ) เข้าสู่จีโนมนิวเคลียร์ ^{[ 123 ]}ฟังก์ชันของยีนนี้ยังไม่เป็นที่ทราบแน่ชัด
• ยีนที่ทำให้เฟิร์นสามารถอยู่รอดในป่าทึบมาจากฮอร์นเวิร์ตซึ่งเติบโตเป็นพรมบนริมตลิ่งลำธารหรือต้นไม้ ยีนนีโอโครมมาถึงเมื่อประมาณ 180 ล้านปีก่อน^{[ 124 ]}
• การถ่ายโอน mRNA ระหว่างพืชเจ้าบ้านและพืชเฮเทอโรโทรฟในวงศ์Orobanchaceaeได้รับการสังเกตโดยตรง ดังนั้น mRNA transcripts จึงอาจเป็นปัจจัยที่เกี่ยวข้องกับการถ่ายโอนและการรวม DNA ต่างประเทศในเฮเทอโรโทรฟ^{[ 125 ]}

• จากการวิเคราะห์ด้วยวิธี ฟลูออเรสเซนซ์อินไซตูไฮบริดไดเซชัน (FISH) พบว่าทากทะเลมรกตตะวันออก Elysia chloroticaมีจีนที่สนับสนุนการสังเคราะห์แสงซึ่งได้มาจากสาหร่าย ( Vaucheria litorea ) ในอาหารของพวกมัน^{[ 126 ]}ปัจจุบันเชื่อกันว่า LGT ใน Sacoglossa เป็นสิ่งปลอมปน^{[ 127 ]}และไม่พบร่องรอยของ LGT เมื่อทำการลำดับจีโนมของElysia chlorotica ^{[ 128 ]}
• แมลงหวี่ขาวBemisia tabaciได้รับยีนล้างพิษพืชที่ทำให้สารพิษของพืชเป็นกลาง^{[ 129 ]}

• มีการตั้งสมมติฐานเกี่ยวกับการถ่ายทอดยีนระหว่างพืชและเชื้อราในหลายกรณี รวมถึงข้าว ( Oryza sativa )
• หลักฐานการถ่ายทอดยีนจากพืชได้รับการบันทึกไว้ในเชื้อราColletotrichum ^{[ 130 ]}
• ยีนเอ็กซ์แพนซินของพืชถูกถ่ายโอนไปยังเชื้อรา ทำให้เชื้อราสามารถติดเชื้อพืชได้^{[ 131 ]}

• ยีนเอ็กซ์แพนซินของพืชถูกถ่ายโอนไปยังแบคทีเรีย ทำให้แบคทีเรียสามารถติดเชื้อพืชได้^{[ 131 ]}

• เพลี้ยถั่ว ( Acyrthosiphon pisum ) มียีนหลายตัวจากเชื้อรา^{[ 132 ] [ 133 ]}พืช เชื้อรา และจุลินทรีย์สามารถสังเคราะห์แคโรทีนอยด์ได้แต่โทรูลีนที่สร้างโดยเพลี้ย ถั่ว เป็นแคโรทีนอยด์เพียงชนิดเดียวที่ทราบว่าถูกสังเคราะห์โดยสิ่งมีชีวิตในอาณาจักรสัตว์^{[ 132 ]}

• สารพิษα-amanitinพบได้ในเชื้อราหลายสกุลที่ดูเหมือนจะไม่เกี่ยวข้องกัน เช่นAmanita , LepiotaและGalerinaยีนสังเคราะห์สองยีนที่เกี่ยวข้องกับการผลิต α-amanitin คือ P450-29 และ FMO1 การวิเคราะห์ทางวิวัฒนาการและพันธุกรรมของยีนเหล่านี้บ่งชี้อย่างชัดเจนว่ายีนเหล่านี้ถูกถ่ายโอนระหว่างสกุลต่างๆ ผ่านการถ่ายโอนยีนในแนวนอน^{[ 134 ]}
• โปรตีน ToxA (โปรตีนก่อโรคในข้าวสาลี) ที่รวมอยู่ในองค์ประกอบขนาด ~14 kb ซึ่งประกอบด้วยทั้งบริเวณที่เข้ารหัสและไม่เข้ารหัส ถูกถ่ายโอนระหว่างเชื้อราก่อโรคในข้าวสาลีที่แตกต่างกัน ได้แก่Parastagonospora nodorum , Pyrenophora tritici-repentisและBipolaris sorokiniana ^{[ 135 ]}
• องค์ประกอบจีโนมขนาดใหญ่ชื่อ "Wallaby" ซึ่งมีความยาวประมาณ 500 กิโลเบส ได้รับการถ่ายโอนระหว่างสายพันธุ์ Penicillium สองชนิดที่ใช้ในการผลิตชีส ได้แก่P. camembertiและP. roqueforti เมื่อเร็วๆ นี้ Wallaby ประกอบด้วยยีนประมาณ 250 ยีน รวมถึงยีนหลายตัวที่เชื่อว่ามีบทบาทในการแข่งขันของจุลินทรีย์^{[ 136 ]}

• ยีน 4 ยีนจากMagnaporthe griseaซึ่งเป็นเชื้อราที่ทำให้เกิดโรคไหม้ข้าว ถูกสงสัยว่ามีการถ่ายโอนในแนวนอนจากสกุลPhytophthoraและตั้งสมมติฐานว่ามีบทบาทในการวิวัฒนาการของเชื้อราให้กลายเป็นเชื้อก่อโรคในพืช^{[ 137 ]}

• คาดว่า เชื้อรากลุ่มโอโอไมซีตPhytophthora ramorum , Phytophthora sojae , Phytophthora infestansและHyaloperonospora parasiticaมีการถ่ายทอดยีนในแนวนอนจากเชื้อรา 33 ยีน โดยสันนิษฐานว่ายีนที่ถ่ายทอดมานั้นเกี่ยวข้องกับหน้าที่ที่ช่วยให้เกิดการตั้งรกรากในเนื้อเยื่อพืช เช่น โปรตีนที่หลั่งออกมาเพื่อหลีกเลี่ยงการตอบสนองทางภูมิคุ้มกันของพืช และการสลายผนังเซลล์พืช^{[ 138 ]}

• ปลาสเมลต์ ได้รับยีน โปรตีนต้านการแข็งตัว (AFP) จากปลาเฮริงผ่านการถ่ายโอนแนวนอนโดยตรง^{[ 139 ]}

• เอนไซม์ซูเปอร์ออกไซด์ดิสมิวเทสทองแดง/สังกะสีที่มีลักษณะคล้ายปลาอย่างน่าทึ่งของPhotobacterium leiognathi ^{[ 140 ]}สามารถอธิบายได้ง่ายที่สุดในแง่ของการถ่ายโอนยีนจากบรรพบุรุษของโฮสต์ปลา

• เชื้อก่อโรคมาลาเรียPlasmodium vivaxได้รับสารพันธุกรรมจากมนุษย์ซึ่งอาจช่วยอำนวยความสะดวกในการอยู่ในร่างกายได้นาน^{[ 141 ]}

• การศึกษาหนึ่งระบุว่ายีนประมาณ 100 ยีนจากยีนทั้งหมดประมาณ 20,000 ยีนของมนุษย์น่าจะเป็นผลมาจากการถ่ายโอนยีนในแนวนอน^{[ 142 ]}แต่จำนวนนี้ถูกท้าทายโดยนักวิจัยหลายคนที่โต้แย้งว่ายีนที่เป็นตัวเลือกสำหรับการถ่ายโอนยีนในแนวนอนมีแนวโน้มที่จะเป็นผลมาจากการสูญเสียยีนร่วมกับความแตกต่างในอัตราการวิวัฒนาการ

จากการวิจัยเกี่ยวกับปัญหาการดื้อยาปฏิชีวนะ ที่เพิ่มขึ้น ^{[ 143 ]}พบว่าสารประกอบบางชนิดส่งเสริมการถ่ายโอนยีนในแนวนอน^{[ 144 ] [ 145 ] [ 146 ] [ 147 ]}ยาปฏิชีวนะที่ให้แก่แบคทีเรียในระดับที่ไม่เป็นอันตรายถึงชีวิตนั้นเป็นที่ทราบกันดีว่าเป็นสาเหตุของการดื้อยาปฏิชีวนะ^{[ 147 ]}แต่การวิจัยที่กำลังเกิดขึ้นใหม่แสดงให้เห็นว่ายาที่ไม่ใช่ยาปฏิชีวนะบางชนิด (เช่นไอบูโพรเฟน , แนพรอกเซน , เจ มไฟโบร ซิล , ไดโคลเฟแนค , โพ รพราโนลอลเป็นต้น) ก็มีบทบาทในการส่งเสริมการดื้อยาปฏิชีวนะผ่านความสามารถในการส่งเสริมการถ่ายโอนยีนในแนวนอน (HGT) ของยีนที่รับผิดชอบต่อการดื้อยาปฏิชีวนะ การถ่ายโอนยีนต้านทานยาปฏิชีวนะ (ARGs) ผ่านการคอนจูเกชันจะเร่งขึ้นอย่างมีนัยสำคัญเมื่อเซลล์ผู้ให้ที่มีพลาสมิดและเซลล์ผู้รับถูกนำมาสัมผัสกันในขณะที่มีตัวยาชนิดใดชนิดหนึ่งอยู่ด้วย^{[ 144 ]}พบว่ายาที่ไม่ใช่ยาปฏิชีวนะบางชนิดทำให้เกิดการตอบสนองในแบคทีเรียคล้ายกับการตอบสนองต่อยาปฏิชีวนะ เช่น การเพิ่มการแสดงออกของยีน lexA, umuC, umuD และ soxR ที่เกี่ยวข้องกับการตอบสนอง SOS ของแบคทีเรีย รวมถึงยีนอื่นๆ ที่แสดงออกระหว่างการสัมผัสกับยาปฏิชีวนะด้วย^{[ 144 ]}ผลการค้นพบเหล่านี้มาจากปี 2021 และเนื่องจากการใช้ยาที่ไม่ใช่ยาปฏิชีวนะอย่างแพร่หลาย จึงจำเป็นต้องมีการวิจัยเพิ่มเติมเพื่อทำความเข้าใจในประเด็นนี้ให้ดียิ่งขึ้น^{[ 144 ]}

นอกเหนือจากยาที่ไม่ใช่ยาปฏิชีวนะแล้ว ยังมีการทดสอบสารประกอบอื่นๆ ที่เกี่ยวข้องกับความต้านทานยาปฏิชีวนะ เช่นมาลาไคต์กรีนเอทิลเบนซีนสไตรีน 2,4- ไดคลอโรอะนิลีน ไตรออกซีเม ทิลี นสารละลาย โอ - ไซลีน พี -ไนโตรฟีนอล (PNP) พี-อะมิโนฟีนอล (PAP) และฟีนอล (PhOH) ^{[ 145 ] [ 146 ]}เป็นเรื่องที่น่ากังวลในระดับโลกที่พบ ARG ในโรงบำบัดน้ำเสีย^{[ 145 ]} พบว่าน้ำเสีย จากอุตสาหกรรมสิ่งทอ มีปริมาณ องค์ประกอบทางพันธุกรรมที่เคลื่อนที่ได้ สูงกว่า ตัวอย่างน้ำเสียอื่นๆถึง 3-13 เท่า^{[ 145 ]}สาเหตุของเรื่องนี้คือสารประกอบอินทรีย์ที่ใช้ในการย้อมผ้า ( o -xylene, ethylbenzene, trioxymethylene, styrene, 2,4-dichloroaniline และ malachite green) ^{[ 145 ]}ทำให้ความถี่ของการถ่ายโอนแบบคอนจูเกชัน เพิ่มขึ้น เมื่อแบคทีเรียและพลาสมิด (ที่มีผู้ให้) ถูกนำเข้ามาในขณะที่มีโมเลกุลเหล่านี้อยู่^{[ 145 ]}เมื่อน้ำเสียจากอุตสาหกรรมสิ่งทอรวมกับน้ำเสียจากสิ่งปฏิกูลในครัวเรือน ARG ที่มีอยู่ในน้ำเสียจะถูกถ่ายโอนในอัตราที่สูงขึ้นเนื่องจากการเพิ่มสารประกอบที่ใช้ในการย้อมผ้า ทำให้เกิด HGT มากขึ้น

สารมลพิษอินทรีย์อื่นๆ ที่พบได้ทั่วไปในน้ำเสียเป็นหัวข้อของการทดลองที่คล้ายกัน^{[ 146 ]}การศึกษาในปี 2021 ใช้วิธีการที่คล้ายกันโดยใช้พลาสมิดในตัวให้และผสมกับตัวรับในที่ที่มีสารประกอบเพื่อทดสอบการถ่ายโอนยีนแนวนอนของยีนต้านทานยาปฏิชีวนะ แต่ในครั้งนี้อยู่ในที่ที่มีสารประกอบฟีนอล [ ^{146 ] สารประกอบ}ฟีนอลพบได้ทั่วไปในน้ำเสียและพบว่าเปลี่ยนแปลงการทำงานและโครงสร้างของชุมชนจุลินทรีย์ในระหว่างกระบวนการบำบัดน้ำเสีย^{[ 146 ]}นอกจากนี้ ความถี่ของ HGT จะเพิ่มขึ้นในที่ที่มีสารประกอบ p-nitrophenol (PNP), p-aminophenol (PAP) และฟีนอล สารประกอบเหล่านี้ส่งผลให้ HGT เพิ่มขึ้น 2 ถึง 9 เท่า (p-nitrophenol อยู่ในระดับต่ำสุดของการเพิ่มขึ้น 2 เท่า และ p-aminophenol และฟีนอลมีการเพิ่มขึ้นสูงสุด 9 เท่า) ^{[ 146 ]}การเพิ่มขึ้นของ HGT นี้โดยเฉลี่ยแล้วน้อยกว่าสารประกอบไอบูโพรเฟน นาโปรเซน เจมฟิโบรซิล ไดโคลเฟแนค โพรพราโนลอล โอ-ไซลีน เอทิลเบนซีน ไตรออกซีเมทิลีน สไตรีน 2,4-ไดคลอโรอะนิลีน และมาลาไคต์กรีน^{[ 144 ] [ 145 ]}แต่การเพิ่มขึ้นก็ยังคงมีนัยสำคัญ^{[ 146 ] การศึกษาที่ได้ข้อสรุปนี้คล้ายกับการศึกษาเกี่ยวกับการถ่ายทอดยีนแนวนอนและยาที่ไม่ใช่ยาปฏิชีวนะตรงที่ดำเนินการในปี 2021 และยังเปิดโอกาสให้ มี}การวิจัยเพิ่มเติม โดยเฉพาะอย่างยิ่งในประเด็นหลักของการศึกษาซึ่งก็คือตะกอนเร่งปฏิกิริยา [ ^{146 ]}

นอกจากนี้ยังพบว่าโลหะหนัก ยังส่งเสริมการถ่ายทอดยีนต้านทานยาปฏิชีวนะแบบคอนจูเกชัน ^{[ 147 ]}งานวิจัยที่นำไปสู่การค้นพบนี้เกิดขึ้นในปี 2017 ในช่วงที่การวิจัยเกี่ยวกับสารประกอบที่ช่วยส่งเสริมการถ่ายทอดยีนในแนวนอนกำลังเฟื่องฟู^{[ 147 ]} โลหะช่วยในการแพร่กระจายของความต้านทานยาปฏิชีวนะผ่านทั้ง กลไกการต้านทานร่วมและการต้านทานข้ามสายพันธุ์^{[ 147 ]}ในปริมาณที่เกี่ยวข้องกับสิ่งแวดล้อมCu(II) , Ag(I) , Cr(VI)และZn(II)ส่งเสริม HGT จากสายพันธุ์ผู้ให้และผู้รับของE. coli ^{[ 147 ]}การมีอยู่ของโลหะเหล่านี้กระตุ้นการตอบสนอง SOS จากเซลล์แบคทีเรียและทำให้เซลล์ซึมผ่านได้มากขึ้น นี่คือกลไกที่ทำให้แม้แต่ระดับมลพิษโลหะหนักต่ำในสิ่งแวดล้อมก็ส่งผลกระทบต่อ HGT และการแพร่กระจายของ ARG

DNA ที่มีการถ่ายโอนยีนแบบไม่จำเพาะเจาะจงเป็นรูปแบบหนึ่งของการถ่ายโอนยีนในแนวนอนที่ส่งต่อข้อมูลทางพันธุกรรมข้ามสิ่งกีดขวางของออร์แกเนลล์^{[ 148 ]}การถ่ายโอน DNA ที่มีการถ่ายโอนยีนแบบไม่จำเพาะเจาะจงมีหลักฐานมากมายในการเคลื่อนที่ไปทั่วจีโนมของสิ่งมีชีวิตจำนวนมาก ตั้งแต่การเคลื่อนที่ในคลอโรพลาสต์ไปยังนิวเคลียส^{[ 149 ]}จากคลอโรพลาสต์ไปยังไมโทคอนเดรีย^{[ 150 ]}และจากไมโทคอนเดรียไปยังนิวเคลียส^{[ 151 ]}

ในปี พ.ศ. 2525 R. John Ellisได้นิยามการกลายพันธุ์การถ่ายโอนแบบทรานสโพซิชันประเภทนี้ว่า " ความไม่จำเพาะภายในเซลล์ " ^{[ 152 ]} Ellis ได้สำรวจปรากฏการณ์ "ความไม่จำเพาะภายในเซลล์" เพิ่มเติมผ่านการทดลองของ David Stern และ David Lonsdale ^{[ 153 ]}ซึ่งได้ค้นพบการถ่ายโอนทางพันธุกรรมระหว่างคลอโรพลาสต์กับไมโตคอนเดรีย ซึ่งช่วยในการกำหนดและค้นพบดีเอ็นเอที่ไม่จำเพาะ

แม้ว่ายังมีอีกมากที่ต้องทำความเข้าใจเกี่ยวกับวิธีการเคลื่อนที่และการถ่ายโอนของ DNA ที่ไม่จำเพาะเจาะจง แต่การทดลองจำนวนมากได้ชี้ให้เห็นว่าลำดับพลาสติด ptDNA เป็นตัวสำคัญ^{[ 154 ] [ 155 ] [ 156 ]}พลาสมิด ด้วยลักษณะที่เคลื่อนที่ได้และบทบาทสำคัญในการถ่ายโอนยีนในแนวนอน ถือเป็นองค์ประกอบสำคัญใน DNA ที่แลกเปลี่ยนข้อมูลทางพันธุกรรม^{[ 157 ]}ความสามารถในการเคลื่อนที่นี้ทำให้ ptDNA เป็นผู้ให้ที่มีศักยภาพสำหรับ DNA ที่ไม่จำเพาะเจาะจงในการเคลื่อนที่ผ่านสิ่งกีดขวางของออร์แกเนลล์^{[ 150 ]}

NUMTs (ลำดับนิวเคลียร์ของไมโทคอนเดรีย) เป็นดีเอ็นเอชนิดหนึ่งที่ถ่ายทอดได้หลากหลาย ซึ่งเกิดจากการถ่ายโอนดีเอ็นเอไมโทคอนเดรีย (mtDNA) ไปยังจีโนมนิวเคลียร์ (nDNA) ตามธรรมชาติ ^{[ 158 ]} NUMTs เหล่านี้มีความถี่ ขนาด และลักษณะที่แตกต่างกัน ซึ่งมีส่วนช่วยให้เกิดความหลากหลายทางพันธุกรรมในยูคาริโอตทั้งหมด และในบางกรณีก็มีส่วนทำให้เกิดโรคในมนุษย์^{[ 151 ]}

NUPTs (ลำดับดีเอ็นเอพลาสติดนิวเคลียร์) เป็นดีเอ็นเอชนิดหนึ่งที่ถ่ายทอดได้หลากหลายชนิด ซึ่งเกิดขึ้นจากการถ่ายโอน ptDNA ( ดีเอ็นเอพลาสติด ) ตามธรรมชาติไปยังnDNA ^{[ 159 ]}ชิ้นส่วนของ ptDNA เหล่านี้ คล้ายกับ NUMTs ในด้านความถี่ ขนาด และลักษณะต่างๆ และยังแสดงความแปรปรวนระหว่างสายพันธุ์อีกด้วย^{[ 160 ]}

วิศวกรรมพันธุกรรมโดยพื้นฐานแล้วคือการถ่ายโอนยีนในแนวนอน แม้ว่าจะใช้แคสเซ็ตการแสดงออกสังเคราะห์ก็ตามระบบทรานสโพซอน Sleeping Beauty ^{[ 161 ]} (SB) ได้รับการพัฒนาขึ้นเป็นตัวแทนการถ่ายโอนยีนสังเคราะห์โดยอาศัยความสามารถที่ทราบกันดีของ ทรานสโพซอน Tc1/marinerในการบุกรุกจีโนมของสายพันธุ์ที่หลากหลายอย่างมาก^{[ 162 ]}ระบบ SB ได้ถูกนำมาใช้เพื่อนำลำดับพันธุกรรมเข้าสู่จีโนมของสัตว์หลากหลายชนิด^{[ 163 ] [ 164 ]}

การถ่ายทอดยีนในแนวนอนเป็นปัจจัยรบกวนที่ อาจเกิดขึ้นได้ ในการอนุมานแผนภูมิวิวัฒนาการโดยอาศัยลำดับของยีนเพียงยีนเดียว^{[ 165 ]}ตัวอย่างเช่น หากแบคทีเรียสองชนิดที่มีความสัมพันธ์ห่างไกลกันได้แลกเปลี่ยนยีนกัน แผนภูมิวิวัฒนาการที่รวมสายพันธุ์เหล่านั้นจะแสดงให้เห็นว่าพวกมันมีความสัมพันธ์ใกล้ชิดกันเพราะยีนนั้นเหมือนกัน แม้ว่ายีนอื่นๆ ส่วนใหญ่จะแตกต่างกันก็ตาม ด้วยเหตุนี้ จึงมักเป็นการดีที่จะใช้ข้อมูลอื่นๆ เพื่ออนุมานแผนภูมิวิวัฒนาการที่แข็งแกร่ง เช่น การมีอยู่หรือไม่มีอยู่ของยีน หรือที่พบได้บ่อยกว่านั้นคือ การรวมยีนที่หลากหลายที่สุดเท่าที่จะเป็นไปได้สำหรับการวิเคราะห์ทางวิวัฒนาการ

ตัวอย่างเช่น ยีนที่ใช้บ่อยที่สุดในการสร้างความสัมพันธ์ทางวิวัฒนาการในโปรคาริโอตคือ ยีน 16S ribosomal RNAเนื่องจากลำดับของมันมีแนวโน้มที่จะได้รับการอนุรักษ์ไว้ในสมาชิกที่มีระยะห่างทางวิวัฒนาการใกล้เคียงกัน แต่มีความแปรปรวนมากพอที่จะวัดความแตกต่างได้ อย่างไรก็ตาม ในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมา มีการโต้แย้งว่ายีน 16s rRNA สามารถถ่ายทอดในแนวนอนได้เช่นกัน แม้ว่าสิ่งนี้อาจเกิดขึ้นไม่บ่อยนัก แต่ความถูกต้องของแผนภูมิวิวัฒนาการที่สร้างจาก 16s rRNA จะต้องได้รับการประเมินใหม่^{[ 166 ]}

นักชีววิทยาJohann Peter Gogartenแนะนำว่า "อุปมาอุปไมยของต้นไม้ดั้งเดิมไม่สอดคล้องกับข้อมูลจากการวิจัยจีโนมล่าสุดอีกต่อไป" ดังนั้น "นักชีววิทยาควรใช้อุปมาอุปไมยของโมเสกเพื่ออธิบายประวัติที่แตกต่างกันที่รวมกันในจีโนมแต่ละชนิด และใช้อุปมาอุปไมยของตาข่ายเพื่อแสดงภาพการแลกเปลี่ยนที่หลากหลายและผลกระทบความร่วมมือของ HGT ในหมู่จุลินทรีย์" ^{[ 40 ]}มีหลายวิธีในการอนุมานเครือข่ายวิวัฒนาการ ดัง กล่าว

การใช้ยีนเดี่ยวเป็นเครื่องหมายทางวิวัฒนาการทำให้ยากต่อการติดตามวิวัฒนาการ ของสิ่งมีชีวิต ในกรณีที่มีการถ่ายโอนยีนในแนวนอน การรวม แบบจำลอง การรวมตัวกัน อย่างง่าย ของการเกิดกลุ่มสายพันธุ์เข้ากับเหตุการณ์การถ่ายโอนยีนในแนวนอน HGT ที่หายาก แสดงให้เห็นว่าไม่มีบรรพบุรุษร่วมที่ใกล้ที่สุด เพียงตัวเดียว ที่มียีนทั้งหมดที่เป็นบรรพบุรุษของยีนที่ใช้ร่วมกันในสามโดเมนของสิ่งมีชีวิตโมเลกุลในปัจจุบันแต่ละตัวมีประวัติของตัวเองและสืบย้อนกลับไปถึงบรรพบุรุษ ของโมเลกุลแต่ละตัว อย่างไรก็ตาม บรรพบุรุษของโมเลกุลเหล่านี้น่าจะมีอยู่ในสิ่งมีชีวิตที่แตกต่างกันในช่วงเวลาที่ต่างกัน” ^{[ 167 ]}

การถ่ายโอนยีนในแนวนอนอาจเป็นความท้าทายต่อแนวคิดของบรรพบุรุษร่วมสากลสุดท้าย (LUCA) ที่รากของต้นไม้แห่งชีวิตซึ่งถูกกำหนดขึ้นครั้งแรกโดยCarl Woeseซึ่งนำไปสู่การที่เขาเสนอArchaeaเป็นโดเมนที่สามของสิ่งมีชีวิต^{[ 168 ]}อันที่จริง ในระหว่างการตรวจสอบแบบจำลองสามโดเมนใหม่ของสิ่งมีชีวิต การถ่ายโอนยีนในแนวนอนก็เกิดขึ้นเป็นประเด็นที่ซับซ้อน: Archaeoglobus fulgidusถูกมองว่าเป็นความผิดปกติเมื่อเทียบกับต้นไม้ทางวิวัฒนาการ โดยอิงจากการเข้ารหัสเอนไซม์HMGCoA reductaseสิ่งมีชีวิตดังกล่าวเป็น Archaea อย่างแน่นอน โดยมีไขมันเซลล์และกลไกการถอดรหัสทั้งหมดที่คาดหวังได้จาก Archaea แต่ยีน HMGCoA ของมันมีต้นกำเนิดมาจากแบคทีเรีย^{[ 168 ]}นักวิทยาศาสตร์ส่วนใหญ่เห็นพ้องกันเกี่ยวกับการเกิดร่วมกันของ สิ่งมีชีวิต โดยที่ไมโต คอนเดรีย ในยูคาริโอตมาจากเซลล์อัลฟาโปรตีโอแบคทีเรีย และ คลอโรพลาสต์มาจากไซยาโนแบคทีเรีย ที่ถูกกลืนกินเข้าไป และการถ่ายโอนยีนอื่นๆ อาจส่งผลกระทบต่อยูคาริโอตในยุคแรก (ในทางตรงกันข้าม ยูคาริโอตหลายเซลล์มีกลไกในการป้องกันการถ่ายโอนยีนในแนวนอน รวมถึงเซลล์สืบพันธุ์ ที่แยกออก จากกัน) หากมีการถ่ายโอนยีนอย่างต่อเนื่องและกว้างขวาง จะมีเครือข่ายที่ซับซ้อนซึ่งมีบรรพบุรุษมากมาย แทนที่จะเป็นต้นไม้แห่งชีวิตที่มีสายพันธุ์ที่แยกออกจากกันอย่างชัดเจนซึ่งนำกลับไปสู่ ​​LUCA ^{[ 168 ] [ 169 ]}อย่างไรก็ตาม สามารถระบุ LUCA ได้ ดังนั้นการถ่ายโอนในแนวนอนจึงต้องมีค่อนข้างจำกัด^{[ 170 ]}

เชื่อกันว่ามีการถ่ายโอนยีนแนวนอน (HGT) ในยุคแรกๆ เกิดขึ้นอีกบรรพบุรุษร่วมแรก (FUCA) ซึ่งเป็นบรรพบุรุษที่เก่าแก่ที่สุดของ LUCA มีลูกหลานอื่นๆ ที่มีสายเลือดของตนเอง^{[ 171 ]}เชื่อกันว่าสายเลือดพี่น้องของ LUCA ที่สูญพันธุ์ไปแล้วซึ่งสืบเชื้อสายมาจาก FUCA ได้ถ่ายโอนยีนบางส่วนในแนวนอนไปยังจีโนมของลูกหลานยุคแรกของ LUCA ^{[ 171 ]}

มีการกล่าวกันว่า แม้จะมีปัญหาอยู่บ้าง การตรวจจับการถ่ายโอนยีนในแนวนอนก็ยังนำมาซึ่งข้อมูลทางวิวัฒนาการและการกำหนดอายุที่มีค่า^{[ 172 ]}

ศักยภาพของ HGT ในการใช้สำหรับการกำหนดอายุของสายวิวัฒนาการได้รับการยืนยันเมื่อเร็ว ๆ นี้^{[ 173 ] [ 174 ]}

การได้รับยีนใหม่มีศักยภาพที่จะทำให้องค์ประกอบทางพันธุกรรมอื่นๆ เสียระเบียบและขัดขวางการทำงานของเซลล์แบคทีเรีย ซึ่งส่งผลต่อความสามารถในการแข่งขันของแบคทีเรีย ดังนั้น การปรับตัวของแบคทีเรียจึงอยู่บนพื้นฐานของความขัดแย้งระหว่างข้อดีของการได้รับยีนที่เป็นประโยชน์ และความจำเป็นในการรักษาระเบียบของจีโนมส่วนที่เหลือ ยีนที่ถ่ายโอนในแนวนอนมักจะกระจุกตัวอยู่ในโครโมโซมเพียงประมาณ 1% เท่านั้น (ในบริเวณที่เรียกว่าฮอตสปอต) ความเข้มข้นนี้จะเพิ่มขึ้นตามขนาดของจีโนมและอัตราการถ่ายโอน ฮอตสปอตจะมีความหลากหลายมากขึ้นจากการเปลี่ยนแปลงยีนอย่างรวดเร็ว การกระจายตัวของโครโมโซมขึ้นอยู่กับบริบทในท้องถิ่น (ยีนหลักที่อยู่ใกล้เคียง) และเนื้อหาในองค์ประกอบทางพันธุกรรมที่เคลื่อนที่ได้ ฮอตสปอตจะรวมการเปลี่ยนแปลงส่วนใหญ่ในชุดยีน ลดความสมดุลระหว่างความหลากหลายและการจัดระเบียบของจีโนม และควรเป็นแหล่งรวมยีนปรับตัวเฉพาะสายพันธุ์ องค์ประกอบทางพันธุกรรมเคลื่อนที่ส่วนใหญ่และยีนต้านทานยาปฏิชีวนะอยู่ในฮอตสปอต แต่ฮอตสปอตจำนวนมากขาดองค์ประกอบทางพันธุกรรมเคลื่อนที่ที่สามารถระบุได้ และแสดงให้เห็นการรวมตัวกันของโฮโมโลกัสบ่อยครั้งที่ยีนหลักที่อยู่รอบข้าง การที่ฮอตสปอตที่มีองค์ประกอบทางพันธุกรรมเคลื่อนที่น้อยกว่ามีจำนวนมากเกินไปในแบคทีเรียที่สามารถเปลี่ยนแปลงได้ตามธรรมชาติ แสดงให้เห็นว่าการรวมตัวกันของโฮโมโลกัสและการถ่ายโอนยีนในแนวนอนมีความเชื่อมโยงกันอย่างแน่นหนาในวิวัฒนาการของจีโนม^{[ 175 ]}

มีหลักฐานการถ่ายทอดยีนในแนวนอนในอดีตของยีนต่อไปนี้:

• ไลโคปีนไซเคลสสำหรับการสังเคราะห์แคโรทีนอยด์ ระหว่างคลอโรไบโอตาและ " ไซยาโนแบคทีเรีย " ^{[ 176 ]}
• ยีนTetO ที่ให้ความต้านทานต่อ เตตราไซคลินระหว่างCampylobacter jejuni ^{[ 177 ]}
• นีโอโครม ยีนในเฟิร์นบางชนิดที่ช่วยเพิ่มความสามารถในการอยู่รอดในที่แสงน้อย เชื่อกันว่าได้รับมาจากสาหร่ายในช่วงยุคครีเทเชียส^{[ 178 ] [ 179 ]}
• การถ่ายโอนเอนไซม์ซิสเตอีนซินเทสจากแบคทีเรียไปยังไรศัตรูพืช และผีเสื้อกลางคืนทำให้เกิดการล้างพิษของไซยาโนเจนิกกลูโคไซด์ที่ผลิตโดยพืชเจ้าบ้าน^{[ 180 ]}
• ลำดับLINE1ได้ถูกถ่ายทอดจากมนุษย์ไปยังแบคทีเรียหนองใน^{[ 181 ]}

Scholiaมีข้อมูลเฉพาะเรื่อง เกี่ยวกับ การถ่ายทอดยีนในแนวนอน

• Citizendium: การถ่ายโอนยีนแนวนอน
• Citizendium: การถ่ายทอดยีนในแนวนอนในโปรคาริโอต
• Citizendium: การถ่ายทอดยีนในแนวนอนในพืช
• Citizendium: การถ่ายทอดยีนแนวนอน (ประวัติ)