Practic, toate organismele pot disemina material genetic prin transfer vertical de gene în care informațiile genetice sunt transmise de la părinți la urmași. În schimb, procesul de transfer orizontal al genelor – sau transferul lateral al genelor – nu este comun tuturor speciilor. În acest tip de transfer de gene, materialul genetic este transmis între organisme care nu sunt părinte și descendenți. În schimb, cele două organisme nu sunt de obicei înrudite și sunt adesea din specii diferite.
Majoritatea organismelor eucariote dobândesc material genetic în principal prin transfer vertical de gene, în timpul căruia are loc recombinarea ADN-ului. În schimb, se crede că transferul genelor orizontal este cel mai comun mod prin care organismele unicelulare, în special bacteriile, dobândesc material genetic nou. Acest lucru este important deoarece bacteriile se reproduc fără recombinare sexuală; prin urmare, transferul orizontal permite speciilor bacteriene să mențină diversitatea.
Transferul orizontal de gene în bacterii este un fenomen comun. Există trei moduri prin care bacteriile pot face schimb de material genetic pe orizontală. Toate cele trei apar în mod natural și pot fi, de asemenea, efectuate în laborator pentru a modifica genetic bacterii cu proprietăți noi, cum ar fi capacitatea de a sintetiza proteine non-native.
Transformarea este un proces în care bacteriile ingerează molecule de ADN sau ARN negus și le exprimă în interiorul celulei. În transducție, materialul genetic este transferat de bacteriofagi, care sunt viruși care infectează bacteriile. În cele din urmă, există conjugarea bacteriană, în care materialul genetic, adesea plasmide, este transferat prin contact intercelular. Conjugarea este mediată de transpozoni și plasmide, două tipuri de material genetic care sunt distincte și independente de genomul bacterian.
Există unele dovezi că virușii pot transmite și informații genetice prin transfer orizontal de gene. Unul dintre cei mai puternici indicatori implică viruși numiți Mimivirus, Mamavirus și Sputnik. Atât Mimivirus, cât și Mamavirus sunt gazde cunoscute ale Sputnikului, iar un număr mic de gene sunt comune tuturor celor trei specii. Se crede că Sputnik a transferat gene între cei doi viruși gazdă la un moment dat în timpul istoriei evolutive a acestor trei organisme.
Anumite eucariote, inclusiv specii de ciuperci, insecte și plante, se angajează, de asemenea, în transferul orizontal de gene. Unul dintre cele mai cunoscute exemple este transferul genetic orizontal între bacterii și Saccharomyces cerevisiae, o specie de drojdie. Un alt exemplu de transfer genetic între eucariote implică gândacul de fasole azuki și o bacterie numită Wolbachia. În lumea plantelor, paraziții unei familii de plante numite Rafflesiaceae au transferat informații genetice gazdelor lor, iar o specie de alge a transferat material genetic unei specii de melci de mare care pradă algele.