病毒是一種非細胞生命形態，它由一個核酸長鏈和蛋白質外殼構成，病毒沒有自己的代謝機構，沒有酶係統。因此病毒離開了宿主細胞，就成了沒有任何生命活動、也不能獨立自我繁殖的化學物質。一旦進入宿主細胞後，它就可以利用細胞中的物質和能量以及複製、轉錄和轉譯的能力，按照它自己的核酸所包含的遺傳信息產生和它一樣的新一代病毒。
病毒基因同其他生物的基因一樣，也可以發生突變和重組，因此也是可以演化的。因為病毒沒有獨立的代謝機構，不能獨立的繁殖，因此被認為是一種不完整的生命形態。近年來發現了比病毒還要簡單的類病毒，它是小的RNA分子，沒有蛋白質外殼，但它可以在動物身上造成疾病。這些不完整的生命形態的存在說明無生命與有生命之間沒有不可逾越的鴻溝。
射線和γ射線屬於能量很高的電離輻射，能產生電離作用，直接或間接地使DNA結構發生改變。直接的效應是堿基的化學鍵、脫氧核糖的化學鍵和糖酸相連接的化學鍵斷裂；間接的效應是電離輻射使水或有機分子產生自由基，這些自由基作用於DNA分子，引起缺失和損傷。此外還能引起染色體畸變，導致染色體結構上的缺失、重複、倒位和易位
發生基因突變分為兩種
1，誘發突變，是利用物理的或化學的因素處理微生物群體，促使少數個體細胞的DNA分子結構發生改變，基因內部堿基配對發生錯誤，引起微生物的遺傳性狀發生突變。凡能顯著提高突變率的因素都稱誘發因素或誘變劑。
物理誘變利用物理因素引起基因突變的稱物理誘變。物理誘變因素有：紫外線、X-射線、γ-射線、快中子、β-射線、激光和等離子等。
化學誘變利用化學物質對微生物進行誘變，引起基因突變或真核生物染色體的畸變稱為化學誘變。化學誘變的物質很多，但隻有少數幾種效果明顯，如烷化劑、吖啶類化合物等。
複合處理及其協同效應誘變劑的複合處理常有一定的協同效應，增強誘變效果，其突變率普遍比單獨處理的高，這對育種很有意義。複合處理有幾類：同一種誘變劑的重複使用，兩種或多種誘變劑先後使用，兩種或多種誘變劑同時使用。
定向培育和馴化定向培育是人為用某一特定環境條件長期處理某一微生物群體，同時不斷將他們進行移種傳代，以達到累積和選擇合適的自發突變體的一種古老的育種方法。
2，就是自發突變，由於自發突變的變異頻率較低，變異程度較輕，故變異過程均比誘變育種和雜交育種慢得多。
基因突變的特點
在生物界中由於遺傳變異的物質基礎是相同的，因此顯示在遺傳變異的本質上也具有相同的規律，這在基因突變的水平上尤其顯得突出。
自發性由於自然界環境因素的影響和微生物內在的生理生化特點，在沒有人為誘發因素的情況下，各種遺傳性狀的改變可以自發地產生。
稀有性自發突變雖然不可避免，並可能隨時發生，但是突變的頻率極低，一般在10-6~10-9之間。
誘變性通過各種物理、化學誘發因素的作用，可以提高突變率，一般可提高10~106倍。
突變的結果與原因之間的不對應性即突變後表現的性狀與引起突變的原因之間無直接對應關係。例如抗紫外線突變體不是由紫外線而引起，抗青黴素突變體並也不是由於接觸青黴素所引起。
獨立性在一個群體中，各種形狀都可能發生突變，但彼此之間獨立進行。
穩定性突變基因和野生型基因一樣，是一個相對穩定的結構，由此而產生的新的遺傳性狀也是相對穩定的，可以一代一代地傳下去。
可逆性原始的野生型基因可以通過變異成為突變型基因，此過程稱為正向突變；相反，突變型基因也可以恢複到原來的野生型基因，稱回複突變。實驗證明任何突變既有可能正向突變，也可發生回複突變，二者發生的頻率基本相同。
極端環境微生物基因組研究深入認識生命本質應用潛力極大