德州大學西南醫學中心實驗室的科學家們，首次透過影像記錄下長期以來被視為不可能的現象：一段 DNA 片段自發地從一個細胞核中脫離，並轉移至相鄰的人體細胞。這段利用縮時顯微攝影取得的影片顯示，帶有紅色與綠色細胞核的細胞相互接觸，而就在那一刻，綠色的 DNA 片段轉移進了紅色細胞。這並非電腦模擬模型，而是真實的影像紀錄，捕捉到了這項於 2024 年首次在哺乳動物細胞中觀察到，並於 2026 年發表於同行評審期刊《細胞》（Cell）的現象。
「水平基因轉移」在細菌與原生生物中由來已久，是其進化的核心機制之一。然而在包含人類在內的複雜真核生物中，這種過程過去被認為極其罕見甚至不可能發生。通常 DNA 會被雙層膜結構牢牢鎖在細胞核內，受到嚴密保護。但在細胞受損或分裂出錯時，會產生「微核」——即留在細胞質中、與主細胞核分離的大型 DNA 片段或整條染色體。德州大學西南醫學中心兒童研究中心助理教授李彼得（Peter Ly）的研究顯示，這些微核不僅會留在原本的細胞內，還具備離開細胞的能力，能經由所謂的「奈米管」（nanotubes）——即相鄰細胞間細長的細胞質橋樑——進行遷移，並嵌入受體細胞的基因組中。
李教授的研究團隊刻意破壞了人體視網膜與腎臟細胞，誘發微核形成，隨後將其與未受損的細胞混合。顯微縮時攝影記錄下 DNA 轉移發生的機率低於 5%，雖然罕見卻規律發生。轉移後的遺傳物質被證實具有遺傳性：子代細胞能複製並傳遞新基因，包含從男性細胞轉移至女性細胞的 Y 染色體（男性染色體）片段。研究團隊在癌症細胞株與具備分化為任何類型細胞能力的誘導性多能幹細胞中，也獲得了同樣的結果。
先前科學家已觀察到 RNA、蛋白質與胞器能透過奈米管（即細胞質接觸結構）在細胞間傳遞。然而 DNA 本身長期以來難以被直接觀測，其在生物體內發生的頻率仍不明確。李教授的實驗證明，細胞間的橋樑確實能傳遞大型雙股 DNA 分子，並透過重組作用整合進受體細胞的染色體中。分子生物學專家稱這項研究是哺乳動物活細胞中「水平基因轉移」的首個直接影像證據。
雖然此現象罕見，其生物學影響卻可能非常深遠。在腫瘤中，發生突變的致癌基因或受損的 DNA 片段可能傳遞給健康的鄰近細胞，進而加速癌症演化、促成腫瘤異質性並增加治療難度。目前關於轉移的機制以及哪些特定基因會透過此路徑遷移，仍有待深入研究，因為其發生頻率過低，若不藉助特殊的影像技術，難以進行快速篩選。
這項發現並未推翻從親代傳給子代的傳統「垂直基因傳遞」——這依然是遺傳的主要機制。不過，它為理解多細胞生物的遺傳變異性增加了一個出人意料的新維度。事實證明，細胞並非完全隔離的個體：即使在單一生物體內，鄰近細胞間也可能交換大型 DNA 片段，這將可能影響組織的適應能力與疾病的進程。
研究人員目前面臨的重大挑戰是：釐清這種轉移在活體環境中的發生頻率、哪些特定序列或基因最容易發生遷移，以及此機制是否能應用於醫學，或是在癌症治療中必須予以阻斷。
這項發現是科學持續揭示生命在細胞層級上驚人複雜性與動態性的絕佳範例。我們體內的細胞比原先預想的更具「社交性」且相互關連。大型 DNA 片段透過奈米管進行水平轉移的可能性，為生物協作與適應的圖像增添了精彩且新穎的一筆。
細胞不再是基因被嚴密鎖死且孤立的「堡壘」，而是一個活躍的社群，能在必要時交換遺傳物質。
此研究為腫瘤學、再生醫學及基因治療開啟了突破性的前景。大自然展現出的靈活性遠超乎我們的想像，這也激勵著我們追求更多的新發現。
