Vi sinh vật biến đổi gen (Genetically Modified Microorganisms - GMMs) được định nghĩa là vi khuẩn, nấm men và nấm nhày mang thông tin di truyền được biến đổi bằng công nghệ sinh học hiện đại như biến nạp (transformation), tiếp hợp (conjugation) và tải nạp (transduction), không thông qua các cơ chế tự nhiên .
Các vi sinh vật biến đổi gen (GMMs) ngày càng được sử dụng rộng rãi trong nông nghiệp và môi trường, kể cả trị liệu sinh học các chất độc tố và kiểm soát sinh học các bệnh thực vật. Tuy nhiên ngay chính những người phát triển các GMMs này cũng không nắm rõ hoặc không quan tâm đúng mức đến những rủi ro hoặc những nguy cơ tiềm ẩn khi giải phóng các sinh vật này vào môi trường. Vì vậy các sản phẩm GMMs cần được đánh giá về tất cả những nguy cơ và những rủi ro có thể xảy ra trước khi chúng được chấp nhận để ứng dụng rộng rãi.
Những hậu quả gì có thể xảy ra khi đưa các gen mới vào trong môi trường là một câu hỏi đầu tiên và quan trọng nhất khi nghiên cứu và ứng dụng các vi sinh vật biến đổi gen (GMMs). Để trả lời được câu hỏi này, trước hết phải trả lời được câu hỏi: liệu các gen đã được chuyển vào GMMs có gây hại gì cho con người, cây trồng, vật nuôi hay động thực vật hoang dã hay không?
Trong đó điều đáng lo ngại nhất là bất kỳ GMMs nào đưa vào môi trường đều có thể đột biến thành mầm bệnh cho động vật hay thực vật. Tuy nhiên, rủi ro này đã được chứng minh là khó có thể xảy ra trong thực tế vì khả năng gây bệnh phụ thuộc vào kiểu gen, thể nhận và những quy định tại nơi đang xem xét ứng dụng GMMs. Trong số tất cả các gen sử dụng trong công nghệ GMMs, lo ngại lớn nhất là gen kháng kháng sinh. Lý do của sự lo ngại này là sự xuất hiện tính kháng kháng sinh ở các chủng phân lập từ các bệnh phẩm.
Một vấn đề nảy sinh trong nghiên cứu liên quan đến an toàn của vi sinh vật chuyển gen (GMMs) khi phóng thích ra ngoài môi trường là số phận của các ADN ngoại bào bị ảnh hưởng bởi các điều kiện sinh học và phi sinh học của môi trường. Nhiều vi khuẩn sản sinh các chất phân huỷ ADN ngoại lai. Tuy nhiên, người ta vẫn phát hiện được sự tồn tại của các ADN có trọng lượng phân tử cao trong đất và nước không bị phân huỷ.
Một câu hỏi khác nữa là liệu rằng việc đưa GMMs vào môi trường tự nhiên có gây ra sự mất cân bằng sinh thái do sự tương tác lẫn nhau giữa các loài trong hệ sinh thái hay không? Rõ ràng là việc giải phóng không mong muốn những GMMs gây bệnh có thể gây ra các tác động có hại không chỉ với ký chủ mà còn gián tiếp với cấu trúc hệ sinh thái.
Hai ví dụ điển hình không liên quan đến vi khuẩn là virút myxoma của thỏ và bệnh nấm của cây đu đủ Hà Lan. Không chỉ mầm bệnh này giết ký chủ mà còn dẫn đến thay đổi cấu trúc quần xã sau khi tiêu diệt động vật ăn cỏ hay một cấu phần quan trọng của vùng rừng rụng lá sớm ở Châu Âu. Nếu lo ngại này liên quan đến việc đưa các GMMs gây bệnh vào môi trường thì rõ ràng là cần phải xem xét đến cả vai trò quan trọng của ký chủ trong hệ sinh thái.
Một vấn đề liên quan đến an toàn của GMMs là khả năng vật liệu di truyền từ các thực vật biến đổi gen sang vi khuẩn do chúng ăn các thực vật chuyển gen này. Nghiên cứu của Nielsen và cộng sự (1997a,b; 2000) đã chứng minh rằng vi khuẩn Acinetobacter calcoanceticus, một loài vi khuẩn có quan hệ chặt chẽ với rễ thực vật, có khả năng tái tổ hợp với ADN của thực vật để khôi phục lại khả năng kháng kháng sinh của vi khuẩn trong điều kiện tối ưu của phòng thí nghiệm với tần suất ít hơn 10- 13. Tuy nhiên không quan sát thấy hiện tượng chuyển ADN như vậy ngoài đồng ruộng hay trực tiếp từ thực vật. Một số nghiên cứu thực nghiệm cũng được tiến hành để xem xét sự lan truyền của các gen đã được đưa vào nhiễm sắc thể vi khuẩn. Troxler và cộng sự (1997) đã tiến hành kiểm tra xem liệu gen trên nhiễm sắc thể có thể được truyền thông qua plasmid tiếp hợp hay không. Thực nghiệm đã chứng minh được quá trình chuyển gen này xảy ra trong in vitro và trên đất vô trùng nhưng không xảy ra trong đất tự nhiên. Ngoài ra, Bailey và cộng sự (1995) đã chứng minh sự di chuyển của ADN từ vi khuẩn nội sinh bản địa sang GMMs nhờ phát hiện ra số lượng lớn các plasmid tiếp hợp ở GMMs.
Một vấn đề liên quan nữa là việc đưa một vi khuẩn gây bệnh vào môi trường có thể gây ra tác động thứ cấp trong quần xã vi sinh vật hay không? Mặc dù giải phóng GMMs trong phạm vi hẹp không gây ra tác động có hại nhưng các nghiên cứu nên hướng vào giải quyết vấn đề liệu có bất kỳ tác động nào do sự cạnh tranh giữa GMMs và vi sinh vật bản địa hoặc do sự tương tác giữa vi khuẩn và thực khuẩn thể hay không? Đó chính là những vấn đề có thể nảy sinh khi đưa GMMs vào môi trường.