In aggiunta al cromosoma principale, molti batteri ospitano cromosomi circolari più piccoli, definiti plasmidi. Normalmente i plasmidi contengono poche dozzine di geni; tuttavia, essi possiedono un’origine della duplicazione (ori, la sequenza in corrispondenza della quale ha inizio la duplicazione del DNA) e ciò consente di considerarli cromosomi (▶figura 8).

Di regola i plasmidi si duplicano in contemporanea con il cromosoma principale; possono però trasferirsi da una cellula all’altra durante la coniugazione, portando nuovi geni nel batterio ricevente. Dal momento che i plasmidi hanno un’esistenza indipendente dal cromosoma principale, non c’è bisogno che si ricombinino con esso perché i loro geni possano aggiungersi al genoma della cellula ricevente.

Esistono diversi tipi di plasmidi, classificabili in base al tipo di geni che contengono. Alcuni codificano enzimi catabolici, altri rendono possibile la coniugazione, altri ancora hanno l’effetto di difendere la cellula dall’azione degli antibiotici:

• I fattori di fertilità o plasmidi F rendono possibile la coniugazione. Questi plasmidi possiedono circa 25 geni, tra cui quelli che codificano per le proteine dei pili sessuali e del tubo di coniugazione. Una cellula contenente un plasmide F viene indicata come F⁺ e può trasferire una copia del plasmide F a una cellula F^–, trasformandola in F⁺. Talvolta il plasmide F si può integrare nel cromosoma principale; in tal caso, trasferendosi da una cellula all’altra attraverso il tubo di coniugazione, può portare con sé anche parte del cromosoma principale.
• I plasmidi metabolici possono conferire insolite capacità metaboliche alle cellule che li contengono. Per esempio, alcuni batteri possono crescere sugli idrocarburi, utilizzandoli come fonte di carbonio. I geni che codificano gli enzimi coinvolti nella demolizione degli idrocarburi sono portati dai plasmidi (▶figura 9).
• I fattori di resistenza, definiti anche plasmidi R, portano geni che codificano proteine capaci di demolire o alterare gli antibiotici. Ogni plasmide R porta uno o più geni che conferiscono la resistenza a particolari antibiotici, oltre ai geni che rendono possibile la coniugazione. Per quanto è dato sapere, i plasmidi R che conferiscono antibiotico-resistenza esistevano già molto tempo prima della scoperta e dell’utilizzo degli antibiotici. Tuttavia, pare che in tempi recenti siano diventati molto più frequenti, probabilmente perché l’uso massiccio di antibiotici negli ospedali ha portato alla selezione di ceppi portatori di questi fattori.

Come abbiamo visto, i plasmidi o i virus possono funzionare da «vettori di trasporto» per spostare brevi porzioni di DNA da una cellula batterica all’altra. Esiste anche un altro meccanismo per il «trasporto genico»: alcuni frammenti di DNA, denominati trasposoni, sono in grado di spostarsi all’interno del genoma andando a inserirsi in un punto diverso dello stesso o di un altro cromosoma.

Questo meccanismo consente di spostare alcuni geni all’interno di una singola cellula. In molti casi il loro inserimento produce effetti fenotipici perché, se avviene all’interno di un gene, ne distrugge l’integrità (▶figura 10A).

Alcuni trasposoni sono sequenze relativamente brevi di 1000-2000 coppie di basi. Sequenze di questo tipo si trovano in numerosi siti del cromosoma principale di E. coli. In un tipo di trasposizione, il trasposone si duplica indipendentemente dal resto del cromosoma; la copia va poi a inserirsi in un’altra sede dello stesso cromosoma. Gli enzimi necessari per questo inserimento sono codificati da geni situati sul trasposone stesso. In altri casi, i trasposoni vengono tagliati via dal loro sito originario e inseriti in un’altra sede senza prima essersi duplicati. Trasposoni di grosse dimensioni possono portare con sé uno o due geni batterici (▶figura 10B) aumentando così la variabilità genetica.