Evoluutio
Perinnöllisyys

Eliöiden evoluutio tapahtuu periytyvien ominaisuuksien muutoksien kautta. Esimerkiksi silmien väri on peritty ominaisuus ja yksilö voi periä "ruskeiden silmien ominaisuuden" yhdeltä vanhemmalta. Geenit säätelevät perittyjä ominaisuuksia ja yksilön perimässä olevaa geenikokoelmaa kutsutaan yksilön genotyypiksi.
Yksilön kaikkien havaittavien ominaisuuksien kokonaisuutta kutsutaan sen fenotyypiksi. Nämä ominaisuudet ovat genotyypin ja ympäristön vuorovaikutuksen tulos. Monet yksilön fenotyyppiin liittyvät ominaisuudet eivät tämän takia periydy. Esimerkiksi ruskettunut iho johtuu henkilön genotyypin ja auringon välisestä vuorovaikutuksesta eikä rusketus tämän takia periydy henkilön lapsille. Jotkut henkilöt kuitenkin ruskettuvat helpommin kuin toiset, johtuen eroista heidän genotyypeissä. Esimerkiksi henkilöt, joilla on albinismin periytyvä ominaisuus, eivät rusketu lainkaan ja ovat erittäin herkkiä auringonpolttamille.
Periytyvät ominaisuudet siirtyvät yhdeltä sukupolvelta seuraavalle geneettisen informaation sisältävän DNA-molekyylin avulla. DNA on pitkä polymeeri, joka koostuu neljän tyyppisestä emäksestä. Emästen järjestys tietyllä DNA-molekyylin jaksolla määrittelee geneettisen informaation samaan tapaan kuin kirjainten järjestys määrittelee lauseen. Ennen kuin solu jakautuu, DNA kopioidaan niin, että kummassakin syntyvässä solussa on sama emäsjärjestys. DNA-molekyylin osia, jotka voidaan määritellä yksittäisiksi toiminnallisiksi yksiköiksi, kutsutaan geeneiksi; eri geeneillä on eri emäsjärjestys. Solujen sisällä olevat pitkät DNA-juosteet muodostavat kromosomeiksi kutsuttuja tiivistettyjä rakenteita. DNA-jakson tarkkaa sijaintia kromosomissa kutsutaan lokukseksi. Jos DNA-jakso lokuksessa eroaa yksilöiden välillä, tämän jakson eri muotoja kutsutaan alleeleiksi. DNA-jaksot voivat muuttua mutaatioiden kautta, tuottaen uusia alleeleja. Jos mutaatio tapahtuu geenissä, uusi alleeli voi vaikuttaa geenin säätelemään ominaisuuteen muuttaen eliön fenotyyppiä. On kuitenkin huomioitava, että vaikka tämä yksinkertainen vuorovaikutus alleelin ja ominaisuuden välillä toimii joissain tapauksissa, valtaosa ominaisuuksista on monimutkaisempia ja niiden kehitystä säätelevät useat vuorovaikutuksessa olevat geenit.
Hiljattaiset löydökset ovat vahvistaneet tärkeitä esimerkkejä periytyvistä muutoksista, joita ei voida selittää emäsjärjestyksien muutoksilla DNA-molekyylissä. Nämä ilmiöt luokitellaan epigeneettisiksi periytymisjärjestelmiksi. Kromatiinin merkitseminen DNA-metylaatiolla, omavaraiset metaboliset kytkennät, geenien vaimentaminen RNA-interferenssillä ja prionien kaltaisten proteiinien kolmiulotteiset konformaatiot ovat alueita, joilla epigeneettisiä periytymisjärjestelmiä on löydetty eliötasolla. Kehitysbiologit ovat ehdottaneet, että monimutkaiset vuorovaikutukset geneettisissä verkostoissa ja solujen välinen kommunikaatio voivat johtaa periytyviin variaatioihin, jotka voivat olla kehityksen plastisuuden ja kanalisaation mekanismien taustalla. Perinnöllisyyttä voi esiintyä myös suuremmissa mittakaavoissa. Esimerkiksi eliöiden tavanomaiset ja toistuvat käyttäytymismallit omissa ympäristöissään ohjaavat ekologista periytyvyyttä ekolokeroiden rakentamisen prosessin kautta. Tämä tuottaa kirjon ilmiöitä, jotka muuttavat seuraavien sukupolvien valintajärjestelmää. Jälkeläiset perivät geenien lisäksi esivanhempien ekologisten tekojen tuottamat ympäristötekijät. Muita esimerkkejä evoluutiossa esiintyvistä periytyvyyksistä, joihin geenit eivät suoraan vaikuta, ovat kulttuuripiirteiden periytyminen ja symbiogeneesi.