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细菌还能通过许多其他方式获得新基因。有些细菌可以在别的细胞死亡、破裂或吐纳出内部成分之后吸收外源性的DNA。与其说是阅读，不如说细菌不过是一个在字面意思上“啃书”的傻帽儿，它们除了一把把的纤维素之外什么都得不到，细菌所吞噬的外源性DNA大部分成了食物。只在极偶然的情况下，摄入的外源性DNA会结合到宿主的基因组里并表达出新的蛋白质。
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病毒可以用自己的DNA制服比自己大数倍的细胞，插入宿主基因组的病毒DNA重新编程后把活生生的细胞变成了绝望的血汗工厂，成批生产毫无生气的病毒颗粒。在这个过程里，细菌的某些DNA片段会与病毒的基因组融合，使之成为基因转移的载体。这些携带细菌基因片段的新生代病毒离开菌体细胞，将会继续感染下一个倒霉的受害者，通过注入经过融合的遗传物质，将基因从一个细菌传递到另一个细菌。如果人类具有类似的能力，那我们那个高个子篮球选手只需要对着其他人打几个喷嚏，就能把身高的天赋整合到队友的基因组里。
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如果所有的基因水平转移都不需要筛选，那么细菌的基因组势必不断扩大直到变得过于臃肿庞杂。过度冗长的DNA链脆弱易断，复制过程会白白浪费许多能量和原料。对大自然来说，浪费是不能容忍的罪过。幸运的是，由于基因融合和删除之间的平衡，过度冗长的基因组不会出现。基因删除是基因错误的副产物，是指细胞在修复和复制DNA的过程中切除错误基因。与每次只涉及一个碱基对的基因突变不同，基因删除往往涉及数千个碱基对和众多基因。只要基因删除没有累及必需基因，细胞就能够继续存活。非致死的基因删除时刻都在发生，它保证了只有有用的基因能够长久留存于基因组内，以及精简的基因组容量。
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基因转移与有性生殖的另一个不同点在于，它不仅发生在亲缘关系相近的物种之间，还能够发生在面包酵母与果蝇和微生物与植物之间。尤其在微生物的世界里，哪怕两种微生物的种间差异大如人类和橡树，它们依旧能发生基因转移。这正是基因转移的强大之处，也是它能成就细菌在代谢进化中的霸主地位的最重要原因。物种之间的差异有多大，它们的代谢方式的差异就有多大。
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基因转移通过从一个物种中获得的基因修饰另一个物种，让原本风马牛不相及的优良微生物基因能够融合，正如擅长巴洛克风格和流行唱法的不同微生物终能演绎出一曲风格混搭的乐章。由于不能挑剔或者选择所获得的新基因，而基因的融合随机发生在不同的基因组之间，所以只有部分基因修饰可以改进生物的性状。不过基因转移发生的频率远远超过我们的想象，所以生物进化出新性状的概率其实并不低。即便多数进化的结果乏善可陈，但是宇宙图书馆的书架上摆放了无数本书，在繁多的文字垃圾里依旧有数不清的杰作等待被发掘。
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大自然的谱曲能力在人类的朋友大肠杆菌中体现得淋漓尽致，许久以前，科学家曾一度认为大肠杆菌的不同菌株是紧密联系的不同亚种。21世纪初，生物学家首次破解了多种大肠杆菌不同菌株的基因组密码，原本的期望是这些遗传密码高度相似，然而事实却并非如此。有两种大肠杆菌菌株的基因组差异超过了100万个碱基对，相当于它们全部DNA碱基对数量的1/4，意味着每个菌株与另一个菌株有超过1 000个不同的基因。
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每过100万年——相当于人类在进化树上与黑猩猩分离至今的1/5，大肠杆菌的基因组就能获得大约60多个新基因，所有的新基因都来自水平转移。它们是基因融合中的成功者，还有很多失败的基因融合没能让细菌留下后代。
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如今我们已经掌握了超过1 000种细菌的DNA序列信息，它们证实大肠杆菌菌株间的差异并不是特例，而是普遍规律。细菌基因组的大部分基因都是从别处交换得来的。你可能不会觉得奇怪，不过许多这些基因的起源的确难以追溯。要寻找某个特定基因来源的难度，无异于在国会图书馆中随手拿起一本小说并挑选其中的一小段，然后考证这一段内容在文学史上的影响。1 000多个菌种，甚至1 000种菌种的100倍，也只是由无数种细菌构成的多样性海洋中的区区一滴水而已。更多的细菌甚至还没有被我们发现，而每一种细菌都可能是其他细菌基因的贡献者。
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由于细菌基因组中只有大约1/3的基因与代谢有关，所以基因组改变和代谢改变并不总是一一对应的。基因组编码的蛋白质还有许多其他作用，如帮助细菌移动、转运合成所需的物质等。那么如果基因转移主要涉及这些与代谢无关的基因会如何呢？生物进化在代谢图书馆里的步伐将难以深入，进而导致多数生物的代谢反应高度相似。
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实际情况是怎样的呢？几年前，在面对数百种DNA序列已经被阐明的细菌时，我就这样问过自己。这些遗传信息是前人在过去几十年里的研究所得，这项研究发现了数千种独特的酶以及编码它们的基因，让我们能够通过基因辨认相应的酶，并通过酶预测生物具有的生化反应。换句话说，我们可以通过基因组序列预测某种生物的代谢基因型，并对不同生物的代谢基因型进行比较，而这正是我所做的工作。
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图3-2以简化的片段对两种生物中的10种酶的代谢基因型作了比较，展示了用这种方式比较代谢基因型的简便性。10种酶中有4种是两种生物都无法合成的，在图中以灰色的0表示，第一种生物编码了其中6种，如你所见，它的基因型数列中有6个1，而第二种生物可以编码其中的5种。
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图3-2 基因型差异
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我们记录了至少被两种生物中的一种所合成的酶的数量（在这里是6），以及只被其中一种生物合成的酶的数量（在这里为1），然后再计算两者的比值（也就是1/6）。如果两者的比值为0，意味着两种生物编码的酶完全相同。如果该比值为1/2，那就意味着其中一种生物合成的酶中有一半能够被另一种生物合成[13]。而如果这个比值为1，那么两种生物中的任何一种能够合成的酶都不会出现在第二种生物体内，两者的代谢差异为可能达到的最大值。这个取值范围为0～1的比值，反映了两种不同的生物在酶学上的差异程度，鉴于这样的描述不太简便，我们姑且以字母D代表这种差异或差距。
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如果让你用纸和笔比较数百种细菌的基因型，其中每个基因型都以数千种反应对应的数列编码，其枯燥程度不言而喻，好在忠实可靠的计算机能够在眨眼间完成这些工作。虽然我早就知道细菌的基因组间存在高度差异，但当我要求计算机计算数百对细菌的D值时，我还是被近亲菌株之间的代谢遗传差异震惊了。13种大肠杆菌的不同菌株之间有超过20%的酶互不相同，任意一对微生物之间的平均酶差异达到50%。我还曾经怀疑过是否生活环境相近的细菌，比如都栖息于土壤或都栖息于海洋，会由于营养条件相近而拥有类似的代谢体系。我又想错了。相似的栖息地并没有能够缩小细菌之间的D值差距。
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这项工作的结果凸显了自然界在基因重新组合上的惊人尺度。在地球上的每个角落，剧烈的基因拆分和重组都在不断发生。只要是有微生物存在的地方，无论是在海洋深处还是荒凉的山巅，无论是在滚烫的热泉还是寒冷的冰川，无论是在肥沃的平原还是干燥的沙漠，甚至是在我们的体内或体表，生命都在尝试每一种可能的基因新组合，重新解读、重新编译，而后重新布局代谢遗传，片刻也不停歇，造就并不断提升着代谢的多样性。
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如果没有读者，一本书就不过是一堆沾染墨水污迹的纤维纸片而已。同样的道理，代谢图书馆里的基因馆藏需要被阅读才能体现它们本身的价值，即每本书所对应的代谢模式应可以代表某种生物可以利用哪些营养物质，又能够合成哪些分子。我们回忆一下某些实实在在、可以被看见的生物表现型，许多代谢表现型如每天的阳光一样朴实可见。比如黑色素，存在于我们体内，可以保护我们的皮肤免受太阳辐射的伤害；存在于在狮子的毛发中，可以帮助这些大猫在狩猎的时候模拟周围的环境；同时它也是章鱼喷出的墨水之所以是黑色的原因。与黑色素类似的分子都是代谢的产物。
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其他的色素分子也给树叶、龙虾、花朵以及变色龙染上了相应的颜色，帮助它们防御、求偶，有时甚至根本没有其他的用处。不过代谢表现型并不局限在肤浅的视觉水平，它还存在于我们的眼睛看不见的生化层面，继而不断影响着自然选择。代谢表现型最重要的作用在于保证生物的存活率，归根结底，是与那60多种比色素分子重要得多的基本物质合成有关的能力。存活率，是一种对基因表现型的优劣进行衡量的方式，相当于对一个复杂的故事进行主旨概括，或是一场庭审中的最终判决：如果无法合成所有的基本生命物质，那么就判死刑，并立即执行。任何发生突变致使基本生命物质合成受阻的生物，不是无法存活到可以繁殖的年纪，而是根本无法存活。
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为了理解决定生死的表现型，我们必须读懂生物的代谢基因型。这并不容易，不仅是因为基因文本的功能含义要比文本本身复杂得多，我们必须从生物整体上进行把握，考虑不同基因之间的协同效应，还因为我们的大脑并不擅长解读化学语言。幸运的是，我们可以利用计算机与编程演算，协助我们完成这项工作。
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基因型可以告诉我们代谢中涉及哪些催化反应，反应中需要消耗哪些原料分子，又能够合成哪些产物。在解读基因型之前，我们必须首先确定营养物质的来源，俗话说得好，“巧妇难为无米之炊”。然后我们需要检验某种生物的代谢能否利用这种营养物质合成生物必需物质，譬如色氨酸。这对于能够在极端环境中生生不息的生存大师们来说并不难，比如大肠杆菌。这些极端的环境中营养物质稀缺，有时候只有一种糖类可供生物作为能源和碳源。
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我们会从环境中存在的营养物质入手，罗列一张清单，枚举所有营养物质通过代谢反应能够获得的产物，然后在生物的基因组内寻找消耗这些产物的代谢反应，并列出这些反应的产物。我们需要重复这几步，直到找到一个或多个反应的产物中包含色氨酸。如果最后没能找到这样的反应，那么这种生物的代谢反应就无法合成色氨酸。
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接下来，我们可以把注意力转移到另一种生物基本物质上，可能是另一种氨基酸或是DNA的4种基本单位之一，重复上述整个步骤，以检验每一种构建生物的基本物质是否包含在该物种的代谢反应中。只有能够合成所有生物基本物质的物种才有可能存活。
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所有这些工作都是在计算机上完成的，如果使用恰当，计算机运算的速度更快、成本更低，甚至比传统的实验结果更可靠。但正如纸上谈兵并不等于可以攻城略地，对生物学家来说，任何没有经过实验验证的计算结果都需要谨慎对待。正如工厂会对出产的产品进行随机抽查，我们也需要抽选一种已知基因型的生物，将其培养在成分已知的环境中，然后静观其变。其实也可以说是冷眼旁观，任它们自生自灭。这种工作早就已经有人做过了，他们实验的对象包括了数百种大肠杆菌的变种菌株，这些变种大肠杆菌都通过基因工程敲除了某一种酶。实验结果与计算机演算结果高度吻合：超过90%的菌株实验与演算结果相符。