粮食作物的某些特性可能是由于从其他植物物种获得的DNA造成的，但对于DNA来说，这是自由循环。禾本科植物通常会将基因从一种植物传递到另一种植物，即使它们属于远缘物种。

英国谢菲尔德大学的Luke Dunning说：“我们已经证明，侧向基因转移在禾本科植物中是一个广泛的过程。这一发现进一步证明，DNA可以从一个复杂的有机体转移到另一个有机体，这对接受DNA的有机体有利。”

几十年来，生物学家已经知道像细菌这样的单细胞生物可以传递基因：一种称为侧向基因转移或横向基因转移的过程。但就在20年前，人们还认为这种情况在细胞更为复杂的生物体（即真核生物——包括所有动物、植物和真菌的群体）中不会发生。

“人们认为这种情况完全局限于细菌，而在真核生物中不会发生，”Cunning说。“可能只有10到15年的时间，这一点才真正发生了变化。如今，人们已经知道了许多真核生物的例子，例如一种植物基因已经杂交到了昆虫身上。”

对这一现象的大多数研究都集中在孤立的例子上：例如，2019年，Cunning的团队发现一种名为Alloteropsis semialata的草有59个侧向转移的基因。

为了了解侧向基因转移的广泛性，Cunning的团队研究了17种草的基因组，其中一些草已经独立进化了5000万年。这些禾本科植物包括亚洲水稻、普通小麦和谷子等粮食作物。

研究小组发现，17个物种中有13个携带了侧向转移的基因，这表明广泛的基因转移。新泽西州罗格斯大学的Julia Van Etten说：“随着越来越多的真核生物基因组被测序，我们看到了很多水平基因转移的例子。”

她在一项2020年的合著研究中写道，估计在单细胞真核生物原生生物中，约1%的基因是侧向基因转移的结果。

研究小组估计，在禾本科植物基因组中，每10000个基因中，就有3.72个基因被检测到侧向转移。“但这是一个巨大的低估，”Cunning说。“因为只有一些转移的基因会受到自然选择的青睐，并成为一个群体的共同点这可能是一个一直在进行的过程，然后你只需要修复一个或两个。”

研究小组发现，侧向基因转移在近亲物种中更为常见，可能是因为它们的基因更为相容。但这种情况仍然发生在最不相关的植物中。

转移也更常见于有根茎的草，地下茎可以在地表下发出根和芽它们是允许植物无性繁殖的组织如果你把任何外来的DNA导入根茎，当植物再生时，它就在克隆的每一个细胞中，包括花，这就是它进入生殖系的方式。这些草没有相互杂交，因为如果它们是杂交的话，DNA看起来会非常不同。他认为，在许多情况下，风媒传粉可能是一个因素。有可能是非法授粉，只从外来物种获得一小部分DNA，而不是真正的杂交种。

尽管侧向转移的基因只占真核生物基因组的一小部分，但它们可能仍然对进化产生重大影响，Van Etten说：“例如，生活在高温有毒环境中的红藻。它们之所以茁壮成长，是因为它们横向获得了砷解毒和汞解毒的基因，它们能够吸收糖分，因此不必一直进行光合作用。它们已经改变了它们的整个生活方式。”

Cunning说，这可能是侧向基因转移巩固了小麦等本地禾本科牧草的某些特性。这是推测，但如果得到证实，这将意味着横向基因转移已经帮助我们创造了现在可以养活我们的作物。

原文检索：New phytologist, DOI: 10.1111/nph.17328