Обмен генетическим материалом — рекомбинация — может происходить у бактерий путем конъюгации, при непосредственном контакте двух клеток. В этом случае между двумя бактериями образуется мостик и хромосома из одной клетки переходит в другую. Это явление впервые наблюдали в 1947 г. Ледерберг и Тэтум в электронном микроскопе. В дальнейшем в штаммах бактерий были найдены половые различия. Существуют культуры доноры (F+, или мужской тип), отдающие генетический материал, и культуры-реципиенты (F~, или женский тип), воспринимающие его. Передача генетического материала происходит только односторонне: от доноров к реципиентам.
Способность к передаче генетического материала зависит от наличия специального фактора плодовитости, или F-фактора (от англ. fertility — плодовитость), который относится к плазмидам. F-фактор представляет собой небольшую хромосому, которая обычно располагается автономно в цитоплазме бактерий и только иногда может включаться в хромосому бактерий. Фактор плодовитости содержит гены, ответственные за образование на поверхности бактерий специальных ворсинок (F-ворсинки, или пили), через которые происходят соединение бактерий и передача генетического материала. Если фактор плодовитости находится в автономном состоянии в цитоплазме, он легко передается сам от одной клетки другой. В этом случае бактерии-реципиенты (женский тип), получив F-фактор, сами становятся донорами (мужской тип). Но передачи наследственных признаков, расположенных в хромосоме клетки-донора, в этом случае не происходит. Если F-фактор включен в хромосому хозяина, то гены клетки-донора могут переходить в клетку, являющуюся реципиентом. В этом случае хромосома бактерии-донора теряет свою кольцевидную структуру и становится линейной. При этом F-фактор располагается на одном из концов хромосомы. Передача генетического материала хромосомы в другую клетку через образовавшийся мостик начинается с конца противоположного F-фактору, с так называемой О-точки (от origin — начало). Последним в клетку-реципиент поступает F-фактор. Передачу хромосомы можно прервать в любой момент, разъединив клетки, например, встряхиванием. Тогда реципиент получит только часть информации, заключенной в ДНК донора. Существуют штаммы, например у кишечной палочки, которые обладают высокой способностью к передаче хромосомы.
Они названы Hfr — штаммы с высокой степенью рекомбинации (higt frequensy of recombination).
Явления конъюгации описаны у бактерий семейства кишечных: эшерихий, сальмонелл и у вибрионов. Перенос генетического материала путем конъюгации изучен пока только у родственных бактерий, таких, как эшерихия — шигелла, сальмонелла — шигелла, эшерихия — сальмонелла. В результате рекомбинации генов образуются рекомбинанты, которые имеют признаки родителей.
Изучение конъюгации у бактерий позволило выявить расположение генов в хромосоме кишечной палочки и составить подробную генетическую карту этой хромосомы.
