Nahezu alle Organismen können genetisches Material über vertikalen Gentransfer verbreiten, bei dem genetische Informationen von den Eltern an die Nachkommen weitergegeben werden. Im Gegensatz dazu ist der Prozess des horizontalen Gentransfers – oder des lateralen Gentransfers – nicht bei allen Arten üblich. Bei dieser Art des Gentransfers wird genetisches Material zwischen Organismen, die keine Eltern sind, und Nachkommen übertragen. Stattdessen sind die beiden Organismen normalerweise nicht verwandt und gehören oft zu verschiedenen Arten.
Die meisten eukaryotischen Organismen erwerben genetisches Material hauptsächlich über einen vertikalen Gentransfer, bei dem eine DNA-Rekombination stattfindet. Im Gegensatz dazu wird angenommen, dass der horizontale Gentransfer der gebräuchlichste Weg ist, auf dem einzellige Organismen, insbesondere Bakterien, neues genetisches Material erwerben. Dies ist wichtig, da sich Bakterien ohne sexuelle Rekombination vermehren; daher ermöglicht der horizontale Transfer den Bakterienarten, die Vielfalt zu erhalten.
Der horizontale Gentransfer in Bakterien ist ein weit verbreitetes Phänomen. Es gibt drei Möglichkeiten, wie Bakterien genetisches Material horizontal austauschen können. Alle drei kommen in der Natur vor und können auch im Labor durchgeführt werden, um Bakterien mit neuen Eigenschaften, wie der Fähigkeit, nicht-native Proteine zu synthetisieren, gentechnisch zu verändern.
Transformation ist ein Prozess, bei dem Bakterien nackte DNA- oder RNA-Moleküle aufnehmen und in der Zelle exprimieren. Bei der Transduktion wird genetisches Material von Bakteriophagen übertragen, bei denen es sich um Viren handelt, die Bakterien infizieren. Schließlich gibt es die bakterielle Konjugation, bei der genetisches Material, oft Plasmide, durch interzellulären Kontakt übertragen wird. Die Konjugation wird durch Transposons und Plasmide vermittelt, zwei Arten von genetischem Material, die sich vom bakteriellen Genom unterscheiden und davon unabhängig sind.
Es gibt Hinweise darauf, dass Viren auch genetische Informationen über horizontalen Gentransfer übertragen können. Einer der stärksten Indikatoren sind Viren namens Mimivirus, Mamavirus und Sputnik. Sowohl Mimivirus als auch Mamavirus sind bekannte Wirte von Sputnik, und eine kleine Anzahl von Genen ist allen drei Arten gemeinsam. Es wird vermutet, dass Sputnik irgendwann in der Evolutionsgeschichte dieser drei Organismen Gene zwischen seinen beiden Wirtsviren übertragen hat.
Bestimmte Eukaryoten, darunter Pilz-, Insekten- und Pflanzenarten, sind ebenfalls am horizontalen Gentransfer beteiligt. Eines der bekanntesten Beispiele ist der horizontale genetische Transfer zwischen Bakterien und Saccharomyces cerevisiae, einer Hefeart. Ein weiteres Beispiel für einen genetischen Transfer zwischen Eukaryoten betrifft den Azuki-Bohnenkäfer und ein Bakterium namens Wolbachia. In der Pflanzenwelt haben Parasiten einer Pflanzenfamilie namens Rafflesiaceae genetische Informationen auf ihre Wirte übertragen, und eine Algenart hat genetisches Material auf eine Art von Meeresschnecken übertragen, die die Algen erbeuten.