image|300px|thumb|right|Árvore filogenética mostrando altas taxas de transferência horizontal de genes entre organismos. miniatura|dereita|Árbore da vida actual que mostra transferencias de xenes verticais e horizontais.
A transferência horizontal de genes, também designada por transferência lateral de genes ou transferência genética horizontal (abreviada por THX ou HGT), é a transferência de genes entre organismos de uma forma diferente da reprodução tradicional, podendo ocorrer entre indivíduos da mesma espécie ou de espécies diferentes. O seu nome, "transferência horizontal" ou "transferência lateral" de genes, contrapõe-se à transferência vertical de genes, que é a transmissão de genes da geração parental para a descendência através da reprodução sexuada ou assexuada. A transferência horizontal de genes tem sido um fator importante na evolução de muitos organismos, desde bactérias a eucariotas superiores.
A transferência horizontal de genes é a principal causa da resistência bacteriana aos antibióticos.OECD, Safety Assessment of Transgenic Organisms, Volume 4: OECD Consensus Documents, 2010, pp.171-174 e desempenha um importante papel na activação de bacterias que podem degradar novos compostos como os pesticidas fabricados pelo ser humano e na evolução, mantimento e transmissão da virulência nos microorganismos.Keen, E. C. (2012). "Paradigms of pathogenesis: Targeting the mobile genetic elements of disease". Frontiers in Cellular and Infection Microbiology 2. doi:10.3389/fcimb.2012.00161 . Esta transferência horizontal de genes envolve frequentemente bacteriófagos e plasmídeos temperados. Os genes responsáveis pela resistência a antibióticos numa espécie de bactéria podem ser transferidos para outras espécies bacterianas através de diversos mecanismos (por exemplo, via pili F), conferindo à bactéria recetora genes de resistência a antibióticos, o que representa uma ameaça para a saúde que necessita de ser combatida. Esta é a principal razão pela qual os antibióticos não devem ser consumidos ou administrados a doentes sem prescrição médica.
A maioria dos estudos en genética focaram-se na transferência vertical, Mas há uma crescente consciencialização de que a transferência horizontal de genes é um fenómeno muito significativo e talvez seja, entre os organismos unicelulares, a forma dominante de transferência de genes.
A transferência horizontal artificial de genes é um tipo de técnica em engenharia genética.
História Transferência horizontal de genes foi descrita pela primeira vez no Japão numa publicação de 1959 que demonstrou a transferência de resistência a antibióticos entre espécies diferentes de bactérias.Ochiai, K., Yamanaka, T Kimura K and Sawada, O (1959) Inheritance of drug resistance (and its tranfer) between Shigella strains and Between Shigella and E.coli strains. Hihon Iji Shimpor 1861: 34 (in Japanese)Akiba T, Koyama K, Ishiki Y, Kimura S, Fukushima T. On the mechanism of the development of multiple-drug-resistant clones of Shigella. Jpn J Microbiol. 1960 Apr;4:219-27. PMID 13681921. No entanto, o significado da sua pesquisa não foi devidamente apreciado no ocidente nos dez anos que se seguiram. Michael Syvanen foi um dos primeiros biólogos ocidentais a explorar o significado potencial da transferência horizontal de genes. Syvanen publicou uma série de artigos sobre transferência horizontal de genes começando em 1984, prevendo que a transferência lateral de genes existe, tem significado biológico e que este processo moldou a história evolutiva desde o primórdios da vida na Terra.
Mecanismos esquerda|miniaturadaimagem|Mecanismos da Conjugação thumb|Mecanismos da Transdução Existem vários mecanismos atuantes na TGH, sendo eles mediados por agente de transferência de genes, conjugação bacteriana, transdução e transformação.
Conjugação: É a troca de material genético entre células, o plasmídeo de uma célula doadora é transferido para uma célula receptora recombinante durante o contato celular, não gerando descendentes. Sendo assim considerada uma recombinação genética entre as bactérias.
Transdução: O DNA bacteriano é transferido entre as bactérias através de um vírus (bacteriófago).
Transformação: Há a alteração genética da célula. Ocorre após a introdução, captação e expressão do material genético estranho (podendo ser DNA ou RNA), onde adquiriu pedaços da proteína dispersos no meio utilizando como se fosse seu próprio.
Agentes de transferência de genes: São elementos com estrutura similar aos vírus que são codificados pelo hospedeiro.(São encontrados nas ordens Alphaproteobacteria e Rhodobacterales). Esse processo foi recentemente descrito, em bactérias marinhas (Rhodobacter capsulatus). Acredita-se que esteja envolvido com as adaptações às mudanças que ocorrem bruscamente no ambiente.Lauren D. McDaniel,Elizabeth Young,Jennifer Delaney,Fabian Ruhnau,Kim B. Ritchie,John H. Paul. High Frequency of Horizontal Gene Transfer in the Oceans. Science. v.330. 2010
Transferência Horizontal Artificial ( Engenharia Genética)
thumb|left|Escherichia coli Com os avanços, nas ultimas décadas, de técnicas moleculares, ocorreu um aumento na utilização de organismos geneticamente modificados (Transgênicos). A produção de um transgénico nada mais é do que um processo de transferência horizontal, só que, ao contrario do que ocorre naturalmente, o mecanismo de criação de um transgênico é controlado em laboratório. Algumas técnicas de engenharia genética usam transposão. Um exemplo é a utilização do Sleeping Beauty Transposon system (SB), ele é um transposão artificial, construído com o objetivo de introduzir sequências de DNA bem conhecidas em cromossomos de vertebrados, afim de descobrir novos genes e funções.Zoltán Ivics, Perry B Hackett, Ronald H Plasterk and Zsuzsanna Izsvák. Molecular Reconstruction of Sleeping Beauty, a Tc1-like Transposon from Fish, and Its Transposition in Human Cells. Cell, Volume 91, Issue 4, 501-510, 14 November 1997. http://www.cell.com/retrieve/pii/S0092867400804365
Uma outra técnica que é usada para a produção de transgénicos é a biobalística, ela consiste em bombardear as células com micropartículas de ouro ou tungsténio que carregam o DNA para dentro da célula, geralmente esse processo não a destrói , e assim o organismo recebe o DNA de outro e o transgénico é criado. Esse método revela ser o mais eficiente para a produção de milhos transgénicos.http://www.biotecnologia.com.br/revista/bio15/milho.pdf
Outras técnicas utilizam os mesmos mecanismos que encontramos na transferência horizontal natural, só que nesse caso essas técnicas são monitoradas em laboratório. Dentre algumas podemos citar a utilização de plasmídeos bacterianos (principalmente de Escherichia coli) e a utilização de vírus (principalmente bacteriófago) para a inserção de alguns fragmentos dentro das células.
Importância e Controvérsias thumb|right|Plantação de Trigo A principal ideia da engenharia genética é a produção de organismos mais resistentes e produtivos. Essa técnica hoje é amplamente aplicada da agricultura e pecuária a fim de produzir organismos mais resistentes a pragas e doença, que antes eram responsáveis por dizimar plantações e criações inteiras. Como exemplos podemos citar a Soja resistente ao herbicida glifosato, ela é produzida com a inserção de um gene de Agrobacteriumhttp://www.cnpso.embrapa.br/box.php?op_page=114&cod_pai=27 e o algodão (bt). Esse tipo de algodão é produzido com a inserção de genes do Bacillus thuringiensis que produzem toxinas inseticidas, tornando-o assim resistente ao ataque de diversas pragas. Esse tipo de algodão já é liberado para consumo em países como África do Sul, Argentina, Austrália, China, Colômbia, Índia, Indonésia, México, e Estados Unidos mas ainda passa por testes no Brasil.http://www.cnpma.embrapa.br/projetos/index.php3?sec=bioss:::23
Estima-se que no Brasil 25.4 milhões de hectares da produção agrícola atual use transgénicos (sendo o segundo pais a na utilização de transgénicos na agricultura) e no EUA 66.8 milhões de hectares sejam de organismos geneticamente modificados (o primeiro no mundo em uso na agricultura).http://chartsbin.com/view/578 Entretanto, a ampla utilização dos transgénicos não é completamente aceita por algumas pessoas. Mesmo com a ausência de estudos (principalmente em humanos) que indicam algum problema como a utilização desses alimentos, acredita-se que essa utilização possa causar alguns danos. Alguns acreditam que a proliferação dos transgénicos possa diminuir o controle de algumas doenças.
O principal indicio do possível problema que esses alimentos possam causar a saúde de humanos está relacionado ao consumo de um milho modificado que causou reações alérgicas em várias pessoas que o consumiram, acredita-se que o gene Cry9C, adicionado a esse organismo produza uma proteína que causa a reação alérgica em humanos.http://blogs.funiber.org/nutricao/2011/03/18/riscos-dos-transgenicos-para-a-saude-humana/comment-page-1/
Outra preocupação com a utilização dos transgénicos tange a questão da possível perda e modificação da estrutura genética de algumas plantas, e o aumento do uso de agrotóxicos. Há ainda a preocupação com o possível monopólio da tecnologia de produção dessas plantas, e conseguente dependência dos produtores com grande empresas.http://www.greenpeace.org/brasil/pt/O-que-fazemos/Transgenicos/
Transferência Horizontal na Evolução miniaturadaimagem|Representação das transferências entre os três domínios Muitas pessoas focam os processos evolutivos apenas em mutações, seleção natural e deriva genética.The Evolutionary Side to Horizontal Gene Transfer. http://inst.bact.wisc.edu/inst/index.php?module=News&func=display&sid=23 Contudo a Transferência horizontal é um forte mecanismo que molda os processos evolutivos. A transferência horizontal não é um processo passível, como a seleção natural por exemplo, já que ela ocorre graças a processos que dependem apenas dos organismos, como a Conjugação, Transdução, Transformação e em alguns casos também por agentes de transferência.
Muitos cientistas fazem um esforço enorme para a construção da Arvore da vida. Entretanto a transferência horizontal é um dos maiores entrave para uma árvore da vida robusta, já que a troca de genes entre os três domínios da vida são mais comuns do que se pensava e assim as relações filogenéticas podem ficar conturbadas.
Três Domínios e a Árvore da Vida thumb|right|Filogênia simplificada dos Três Domínios Os organismos vivos são classificados em três grandes domínios.CARL R. WOESE AND GEORGE E. Fox. Phylogenetic structure of the prokaryotic domain: The primary kingdoms.Vol. 74, No. 11, pp. 5088-5090, November 1977 Evolution. http://www.pnas.org/content/74/11/5088.full.pdf+html O Domínios Archaea é composto por organismos procariotas, geralmente quimiotróficos, muitos dos quais a maioria é Extremófilo encontrados vivendo em ambiente como fontes termais, ambiente muito salinos, ambiente ricos em enxofre ou com altas temperaturas. O domínio Bacteria é composto por organismos unicelulares procariotos. Já o domínio Eukaryota contempla por todos os eucariotos (tem o núcleo celular delimitado por uma membrana) , tanto unicelulares (protozoários) como multicelulares (animais, fungos e plantas), sendo que todos os seres procariotos encontram-se exclusivamente nos domínios Archaea e bacteria e os eucariotos no domínio Eukariota.