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海洋是高度动态的栖息地：营养物质从河流涌入，但在随后的几天或几周内逐渐减少；洋流改变水域的混合；石油泄漏突然使数亿升碳氢化合物可供食用。在没有性行为的情况下——而且许多细菌非常感谢没有性行为——海洋微生物更难混合并获得对种群成功至关重要的遗传多样性。那么，如何在不等待物种漫长而缓慢的突变过程的情况下快速适应呢？答案就是所谓的水平基因转移（HGT）——它实际上包含许多使细菌能够交换遗传密码的过程。
南佛罗里达大学的海洋生物学家劳伦·麦克丹尼尔和她的同事测试了九种α-变形菌的基因转移能力。这些特定的细菌菌株具有所谓的“基因转移因子”（GTA），或者如麦克丹尼尔所称的“小型基因逃生舱”。本质上，包括Rhodobacter capsulatus、Roseovarius nubinhibens ISM 和 Reugeria mobilis 45A6 在内的细菌可以创建遗传物质包，然后将它们喷射到周围的水域中。
根据发表在10月1日《科学》杂志上的研究结果，这些包随后被它们的同类细菌吸收并整合到它们自己的遗传密码中。“这些颗粒能够将基因从供体菌株转移到野生型细菌菌株以及自然种群，”麦克丹尼尔解释说。
事实上，野外的细菌——研究人员测试了沿海、河口、珊瑚礁和公海环境中的微生物——它们的 DNA 非常混杂，忙于将基因转移到不仅是它们自己的物种，还有其他密切相关的细菌，甚至其他属。它们的转移频率也比之前估计的其他基因转移方法（例如通过噬菌体或细菌病毒，人类基因转移因子也使用这种方法，也称为合成生物学家）高出数千到数亿倍。“研究的其他基因转移过程更多的是‘偶然’的基因转移方法，”麦克丹尼尔说。“这种机制似乎更‘有意’，因为它受宿主启动子的控制。”
尽管如此，达尔豪西大学的分子生物学家福特·杜利特尔表示，考虑到转移的 DNA 片段很短，长度约为 500 到 1,000 个碱基对，这种基因转移因子的总体影响可能有限。已知最小的基因组，或完整的遗传指令集，大约有 100 万个碱基对长——这是Mycoplasma mycoides（一种山羊病原体）的遗传蓝图。“GTA 很有趣，因为它们不会优先传递制造 GTA 的基因，而且很难看出自然选择如何有利于它们的存在，”他补充道。
尽管如此，这种水平基因转移是细菌进化武器库中的一种强大武器。“真正新颖的基因可以立即被吸收。这就是为什么我们会有抗生素耐药性超级细菌，”杜利特尔说。事实上，细菌基因组测序表明，这种基因转移是当今微生物中存在的许多基因的原因。“许多人已经接受 HGT 对海洋微生物适应非常重要。”
而且不仅仅针对细菌。鉴于如此大量的遗传包——以及病毒、质粒和其他遗传物质碎片——海洋可以被视为有点像微生物 DNA 汤。麦克丹尼尔和她的同事进行的一些初步实验表明，这种基因转移因子的存在有助于增加在特定珊瑚礁上定居并建立新家园的新珊瑚幼虫的数量。“这只是非常初步的工作，”她说。“但这非常令人兴奋。”