Trasferimento genico orizzontale, chiamato anche trasferimento genico laterale, la trasmissione del DNA (acido desossiribonucleico) tra diversi genomi. È noto che il trasferimento genico orizzontale si verifica tra specie diverse, come tra procarioti (organismi le cui cellule mancano di un nucleo definito) ed eucarioti (organismi le cui cellule contengono un nucleo definito) e tra i tre organelli contenenti DNA degli eucarioti: il nucleo, il mitocondrio e il cloroplasto., L’acquisizione del DNA attraverso il trasferimento genico orizzontale si distingue dalla trasmissione di materiale genetico dai genitori alla prole durante la riproduzione, che è nota come trasferimento genico verticale.

Il trasferimento genico orizzontale è reso possibile in gran parte dall’esistenza di elementi genetici mobili, come plasmidi (materiale genetico extracromosomiale), trasposoni (“geni che saltano”) e virus che infettano batteri (batteriofagi). Questi elementi vengono trasferiti tra organismi attraverso diversi meccanismi, che nei procarioti includono trasformazione, coniugazione e trasduzione. Nella trasformazione, i procarioti occupano frammenti liberi di DNA, spesso sotto forma di plasmidi, trovati nel loro ambiente., Nella coniugazione, il materiale genetico viene scambiato durante un’unione temporanea tra due cellule, che può comportare il trasferimento di un plasmide o trasposone. Nella trasduzione, il DNA viene trasmesso da una cellula all’altra tramite un batteriofago.

Nel trasferimento genico orizzontale, il DNA appena acquisito viene incorporato nel genoma del ricevente attraverso la ricombinazione o l’inserimento. La ricombinazione è essenzialmente il raggruppamento di geni, in modo tale che i segmenti di DNA nativi e stranieri (nuovi) omologhi siano modificati e combinati., L’inserzione si verifica quando il DNA estraneo introdotto in una cellula non condivide l’omologia con il DNA esistente. In questo caso, il nuovo materiale genetico è incorporato tra i geni esistenti nel genoma del ricevente.

Rispetto ai procarioti, il processo di trasferimento genico orizzontale negli eucarioti è molto più complesso, principalmente perché il DNA acquisito deve passare attraverso sia la membrana cellulare esterna che la membrana nucleare per raggiungere il genoma degli eucarioti. Le vie di smistamento e segnalazione subcellulari svolgono un ruolo centrale nel trasporto del DNA al genoma.,

I procarioti possono scambiare il DNA con gli eucarioti, anche se i meccanismi alla base di questo processo non sono ben compresi. I meccanismi sospetti includono la coniugazione e l’endocitosi, come quando una cellula eucariotica inghiotte una cellula procariotica e la raccoglie in una speciale vescicola legata alla membrana per la degradazione. Si pensa che in rari casi di endocitosi, i geni sfuggano dai procarioti durante la degradazione e vengono successivamente incorporati nel genoma dell’eucariote.,

Il trasferimento genico orizzontale svolge un ruolo importante nell’adattamento e nell’evoluzione sia nei procarioti che negli eucarioti. Ad esempio, si sospetta che il trasferimento di un gene che codifica un enzima metabolico unico da una specie di batteri Pasteurella al parassita protozoo Trichomonas vaginalis abbia facilitato l’adattamento di quest’ultimo organismo ai suoi ospiti animali., Allo stesso modo, lo scambio di un gene da una cellula umana al batterio Neisseria gonorrhoeae—un trasferimento che sembra essersi verificato relativamente di recente nell’evoluzione del batterio—potrebbe aver permesso all’organismo di adattarsi e sopravvivere negli esseri umani. Gli scienziati hanno anche proposto che la recente evoluzione della via metabolica del metilaspartato nell’Haloarcula archea alofila (amante del sale) marismortui abbia avuto origine con l’acquisizione da parte dell’organismo di un insieme specializzato di geni tramite trasferimento orizzontale.