目前报道的结核分枝杆菌复合群（mycobacterium tuberculosis complex，MTBC）包括结核分枝杆菌、牛分枝杆菌、非洲分枝杆菌、田鼠分枝杆菌、肯尼迪分枝杆菌、山羊分枝杆菌M.pinnipedii和M.caprae共7个种或亚种。MTBC成员有相同的16SrRNA序列（除了肯尼迪分枝杆菌外）和超过99.9%的核酸水平的一致性。在该群体中较少有同时代的成员间发生水平基因转移的证据，而在代表菌株中连续而单向的DNA缺失揭示出MTBC成员从共同祖先进化的顺序。肯尼迪分枝杆菌的看家基因是嵌入式的，它们的自有片段在其他成员中也被发现，这就为在祖先菌株间发生水平基因转移提供了证据。从系统发育关系上看，肯尼迪分枝杆菌最接近祖先菌株，而结核分枝杆菌和牛分枝杆菌却最为年轻，其余的5种居中间位置。

为什么在一些高度相关的细菌中，结核分枝杆菌和牛分枝杆菌可以致病，而减毒的牛分枝杆菌BCG却是一种抗结核的疫苗。研究细菌的基因组可为这些问题的解决提供思路。和其他原核生物相比，大多数分枝杆菌的基因组较大，有趣的是致病性分枝杆菌的基因组比非致病性分枝杆菌的基因组要小，可能是这些细菌在进化过程中丢失了很多遗传物质。这一情况不支持结核分枝杆菌是由牛分枝杆菌进化而来的观点。MTBC中由单核苷酸多态性（并由此带来蛋白中氨基酸的改变）造成的遗传变异非常少见，插入和缺失事件是结核分枝杆菌复合群发生基因组可塑性变化的主要原因，主要包括IS引发的缺失事件或复制过程中由于链的滑动导致的碱基错配。分枝杆菌基因组富含插入序列成分，比较基因组中插入序列是一种研究由基因变异造成生物不同病原性、生化特点及毒力的有效方法。

牛分枝杆菌与结核分枝杆菌基因组序列有超过99.95%的同源性，两者相比未发现大范围的基因易位、基因重复或倒位。在牛分枝杆菌全基因组序列被阐明之前，通过一些杂交的方法比较牛分枝杆菌和结核分枝杆菌已经发现二者间有非常高的序列同源性，并且在牛分枝杆菌中发现有11个缺失片段，大小从1到12.7kb不等，这一结果也被全基因组序列比较所证实。牛分枝杆菌中有一个单拷贝的TbD1片段，这个片段在现有的主要的结核分枝杆菌株中不存在。因而从总体上讲，片段缺失是形成目前牛分枝杆菌基因组的主要机制。