多细胞生物中水平基因转移有多常见？
水平基因转移（HGT）是细菌进化中一个公认且常见的驱动力，但在多细胞真核生物（植物、动物、真菌）中则较为罕见，且常引发争议。最有力的证据来自一些具体且记录详实的案例。例如，2022年的一项研究发现，一种名为BovB的可移动DNA元件至少发生了54次从蛇类到蛙类的转移，并在马达加斯加形成了一个显著的地理热点[2]。另一项研究则发现，寄生性线形虫获得了大量来自宿主的基因，这些基因很可能被用于操控其昆虫宿主的行为[3]。这些例子表明，水平基因转移确实可能发生，但属于例外情况而非普遍规律。
相比之下，2024年的一篇综述指出，真核生物核基因组中水平基因转移的整体频率较低，因为细菌中有利于水平基因转移的选择压力（如对抗生素的快速适应）在大多数多细胞生物中较弱[4]。此外，2026年的一篇观点文章警告称，许多报道的植物水平基因转移案例可能是方法缺陷造成的假象，而其他进化解释（如基因丢失或趋同进化）往往也能解释相同的数据[1]。因此，尽管水平基因转移在多细胞生物中确实存在，但它并不像在微生物世界中那样占据主导地位。
多细胞生物中哪些水平基因转移案例的文献记载最为充分？
多细胞生物中，最令人信服的基因水平转移案例往往涉及寄生虫、密切的身体接触或可移动遗传元件。蛇类向蛙类的BovB转座子转移便是一个典型例子：研究人员发现，在过去8500万年间，该元件从蛇类跳跃至蛙类至少54次，且这种转移在马达加斯加尤为常见，很可能与寄生虫媒介有关[2]。另一个引人注目的案例是铁线虫（马毛虫）从昆虫宿主那里获取基因。2023年的一项研究表明，这些宿主来源的基因常在寄生虫操控宿主行为时被激活，暗示基因水平转移为这种诡异的"精神控制"提供了分子工具[3]。
在植物中，2021年的一篇综述指出，水平基因转移（HGT）"在自然界中非常普遍，涉及包括植物在内的所有生物体"，但相关证据往往基于可能具有误导性的序列相似性[6]。一个具体的功能性例子来自土壤中的弹尾虫Folsomia candida，它获得了用于消化植物材料的细菌基因。当该基因在实验室中表达时，产生了一种具有活性的酶，证明了这一转移具有功能性[8]。类似地，2021年的一项研究发现，真菌多次从细菌中获得了甲硫氨酸亚砜还原酶基因，帮助它们应对氧化应激[7]。这些案例表明，HGT能够提供新的有用能力，但这些案例散布在生命之树中，而非普遍现象。
为什么HGT在 multicellular 生物中比在细菌中罕见得多？
主要原因是多细胞真核生物拥有独立的生殖系（生殖细胞）以及更复杂的细胞结构，这使得外源DNA更难进入并遗传下去。相比之下，细菌通过接合、转化和转导等方式轻松交换基因，而且它们没有独立的生殖系。2024年的一篇综述指出，尽管真核生物确实具有吞噬作用（吞噬其他细胞）等可能增加水平基因转移的独特特征，但由于多细胞生物更依赖突变和有性生殖来产生变异，获取新基因的选择优势通常较低[4]。
此外，用于检测真核生物水平基因转移（HGT）的方法容易出错。一篇关于植物HGT的2026年展望文章指出，许多候选基因实际上可能是基因复制、丢失或污染的结果，且往往缺乏严格的控制措施[1]。这意味着多细胞生物中HGT的真实发生率可能低于许多早期研究所声称的水平。相比之下，在细菌中，HGT极为常见，甚至可以直接实时测量——例如在生物膜中，抗生素耐药基因迅速传播[9]；或在人类肠道微生物组中，工业化进程提高了HGT的发生率[5]。这种频率上的显著差异表明，HGT是原核生物的核心特征，但在多细胞真核生物中仅属罕见偶发事件。
本文引用的文献
植物界间的水平基因转移：方法论局限与进化替代路径的视角
认为，由于方法学上的局限性和其他进化解释的可能性，许多报道的植物水平基因转移案例可能被高估了。
地理依赖性水平基因转移：从脊椎动物捕食者到其猎物
至少发现了54例BovB逆转录转座子从蛇类转移到蛙类的实例，其中马达加斯加地区存在显著的地理热点，推测是由寄生虫介导的。
大规模水平基因转移与线形虫驱动螳螂行为操控的演化
研究发现，寄生性线形虫通过水平基因转移获得了大量宿主来源的基因，这些基因在宿主行为操控期间表达上调。
真核生物中的水平基因转移：理论与数据的对齐
综述证据表明，尽管真核生物存在吞噬作用和内共生现象，但由于对获得性基因的选择压力较弱，其水平基因转移（HGT）频率仍低于细菌。
工业化人类微生物组中水平基因转移率升高
表明工业化人群的肠道微生物组中水平基因转移率更高，在细菌菌株间检测到数千次基因转移。
植物中的水平基因转移
综述了水平基因转移在植物中普遍存在的证据，指出许多相关研究得益于下一代测序技术的推动，但也强调了方法学上的挑战。
甲硫氨酸亚砜还原酶在真菌中的分布以及游离甲硫氨酸-R-亚砜还原酶在多细胞真核生物中的保守性
对近700个真菌基因组进行了调查，并鉴定出多个细菌向真菌水平转移甲硫氨酸亚砜还原酶基因的实例。
一种功能性碳水化合物降解酶，可能通过水平基因转移在土壤无脊椎动物白符跳（Folsomia candida）的基因组中获得。
研究表明，土壤跳虫Folsomia candida通过水平基因转移获得了编码碳水化合物降解酶的细菌基因，且该基因能够产生具有功能的酶。
生物膜中抗生素耐药基因的水平转移
关于抗生素耐药基因的水平基因转移在生物膜中比在浮游培养中更频繁发生的综述，其机制主要有三种：转化、转导和接合。