La coniugazione è un processo in cui due batteri entrano a contatto diretto e la copia di una parte del DNA passa da un batterio donatore a un batterio ricevente.

Come puoi osservare nella ▶figura 6, il processo inizia con la comparsa sul batterio donatore di una o più piccole escrescenze, detti pili sessuali; una volta che i pili sessuali hanno portato a stretto contatto i due batteri, si produce tra le due cellule un sottile ponte citoplasmatico definito tubo di coniugazione. Attraverso questo ponte passa uno solo dei due filamento di DNA della molecola del donatore, mentre il filamento restante funge da stampo per ricostruire l’intera molecola; in questo modo il donatore non perde il proprio DNA. Poiché i cromosomi batterici normalmente sono circolari, il passaggio richiede che la molecola del DNA si apra e diventi lineare.

Il contatto tra le due cellule è breve, e in genere non dura a sufficienza da permettere il passaggio nella cellula ricevente dell’intero genoma del donatore; per questo, di solito la cellula ricevente ottiene soltanto una porzione di DNA dal donatore.

Una volta all’interno della cellula ricevente, il frammento di DNA proveniente dalla cellula donatrice può ricombinarsi con il genoma della cellule ricevente. Il DNA del donatore si affianca, gene per gene, ai geni omologhi del DNA del ricevente, un po’ come fanno i cromosomi durante la profase I della meiosi, e così può verificarsi il crossing-over. Nei batteri sono attivi enzimi capaci di tagliare e riattaccare le molecole di DNA, cosicché il genoma del ricevente può incorporare uno o più geni del donatore, cambiando la costituzione genetica della cellula, anche se in questo modo soltanto metà circa dei geni trasferiti riesce a integrarsi (▶figura 7).

Non tutti i batteri hanno la capacità di costruire i pili sessuali e il tubo di coniugazione. Per poterlo fare infatti devono possedere specifici geni che normalmente non sono presenti nel cromosoma batterico. Tali geni si trovano su una piccola molecola di DNA chiamata plasmide F, presente nei batteri donatori.