水平基因轉移（HGT）不僅是原核生物遺傳變異的重要來源，其規模和影響已從根本上改變了我們對生命演化的理解——傳統的「演化之樹」在原核世界中更像是「演化之網」（web of life）。
轉化的分子機制
自然感受態的發展受 quorum sensing 調控（如 Streptococcus 的 ComCDE 系統）。DNA 攝取過程：雙股 DNA 結合到細胞表面受體 → ComEA 結合蛋白 → 一股被核酸酶降解，另一股經 ComEC 通道蛋白以 3'→5' 方向進入細胞質 → 單股 DNA 被 DprA 和 RecA 包覆 → RecA 介導與染色體的同源重組整合。
Bacillus subtilis 和 Haemophilus influenzae 的感受態調控機制不同：前者由 ComK 主調控因子驅動，具 bistable 開關特性（僅 10-20% 細胞進入感受態）；後者受 Sxy/TfoX 和 cAMP-CRP 調控，且優先攝取含 USS（uptake signal sequence）的同源 DNA。
轉導的噬菌體生物學
廣泛性轉導效率通常 10⁻⁵-10⁻⁸/PFU。P1 噬菌體（E. coli）和 P22（Salmonella）是經典模型。噬菌體包裝機制決定轉導特性：P22 用 pac site 啟動定序包裝（headful packaging），偶爾從宿主 DNA 的 pseudo-pac 位點啟動；T4 則幾乎不進行廣泛性轉導，因其高效降解宿主 DNA。
特殊性轉導的 λ 模型：正常切出（prophage excision）由 Int + Xis 介導精確切割，但低頻異常切出（aberrant excision）產生缺陷噬菌體 λdgal 或 λdbio，攜帶鄰近宿主基因但丟失部分噬菌體基因。
接合的分子裝置
F 質體的 tra 操縱子（~33 kb, ~40 genes）編碼完整的 T4SS 接合機器。F pilus 的組裝和回縮由 TraA（pilin 亞單位）、TraQ（chaperone）和 TraC（ATPase）協調。DNA 轉移起始於 oriT，由 TraI（relaxase/helicase）切割 nic 位點，以滾環模式將 T-strand（5'→3'）經由偶合蛋白 TraD 轉入受體。受體中的互補鏈合成由宿主 DNA Pol III 完成。
ICEs（Integrative and Conjugative Elements）結合了噬菌體的整合能力和質體的接合能力，是最近認識到的 HGT 主力。CTnDOT（Bacteroides）可在四環素誘導下從染色體切出並接合轉移。
基因體學視角的 HGT 影響
比較基因體學顯示，典型細菌基因體中 10-30% 的基因是透過 HGT 獲得的。GC 含量偏差、密碼子使用偏好和系統發育不一致性是偵測 HGT 的 bioinformatic 標記。基因體島（genomic islands）——如致病島（PAI）、共生島（symbiosis island）、代謝島——是 HGT 塑造基因體的大規模證據，通常插入 tRNA 基因旁，兩端有正向重複序列。
HGT 在真核生物中的案例也逐漸被確認：內共生基因轉移（EGT）將粒線體和葉綠體基因轉入核基因體；Wolbachia 基因整合到宿主昆蟲基因體；植物寄生菌 Agrobacterium 的 T-DNA 轉移是自然界的「基因工程師」。