La dénomination d'organisme génétiquement modifié fait référence à une modification artificielle du patrimoine génétique d'un organisme. Mais des mutations spontanées ainsi que des systèmes de transfert naturel d'ADN appelé transfert horizontal de gènes existent qui conduisent à l'apparition d'organismes dont le matériel génétique est inédit. Ainsi, par exemple, letabac (Nicotiana tabacum) et le blé résultent de l'addition spontanée de génomes ancestraux43. Découvert à la fin des années 195044,45, le transfert horizontal de gènes a depuis été reconnu comme un processus majeur de l'évolution des bactéries, mais aussi des eucaryotes 46,47. L'apparition de nouveaux gènes dans une espèce est un élément important du processus d'évolution des espèces.
Les principaux dispositifs d'échanges naturels de gènes, dont certains sont exploités par les techniques du génie génétique, sont les suivants : Les rétrovirus sont des virus capables de faire intégrer leur information génétique dans le génome de leur hôte. Grâce à des séquences présentes de part et d’autre de l’ADN viral, qui sont reconnues par le génome hôte, ce dernier accepte sa césure et l’intégration de l'ADN viral. Les conséquences pour l'hôte sont rarement positives, elles consistent surtout en maladies, cancers, gale, et même rapidement la mort. Le plasmide, qui est une petite molécule circulaire d’ADN, est mobile et peut passer d’une cellule à une autre. Certains plasmides peuvent alors s’intégrer au génome de la cellule hôte. Cette forme de transfert d'ADN est observée pour les bactéries, notamment pour des gènes de résistance aux antibiotiques. L’intégration de plasmide bactérien au génome d'undomaine différent (eucaryotes ou archaea) est limité à des bactéries spécifiques, et pour des couples d'espèces déterminés. Ainsi, Agrobacterium tumefaciens est une bactérie dont un fragment de son plasmide (l'ADN T) est capable d’entrer dans une cellule végétale et de s’intégrer à son génome. Dans le cadre de