基因和脱氧核糖核酸（DNA）

当科学家们最初研究进化时，不明白生物是怎么从父母处继承其特性的。如今，经过50年的潜心研究之后，我们已经知道，关键在于基因和DNA。

不需要成为一个科学家你也同样知道猫会生出小猫，而母鸡会孵出小鸡，而不是猫会生出小鸡，母鸡会孵出小猫。但是，是什么使得动物或者植物的幼体与它们的母体很相像呢？为什么有些特征，比如说眼睛的颜色，会代代遗传下去而不会变成混合色？直到20世纪50年代，这些问题都始终难以得到解答，因为没有人知道细胞是怎样储存制造生命所需的“指示”的。1953年，科学家们拆开了DNA分子，问题也就迎刃而解了。

DNA是怎样运作的

DNA是一种非常重要的物质，它是唯一可以自行复制的化学物质，也是少数可以储存信息的分子之一。DNA存在于所有生物的细胞中，当细胞分裂时，它会进行自我复制，这样它所含有的信息可以被传递下去。

大部分化学物质都有着相似的结构，换句话说，它们的原子都是按照相同的方式排列的。但是DNA不同， 它的分子有两条主要的螺旋形结构链，由被称为“碱基”的化学物质连接起来。这些螺旋形链是相同的，但是上面的碱基类型可以分为四种，可以被按照任何顺序排列起来。这些碱基就像是只有四个字母的字母表，拼出分子上的指令。在细胞分裂前，这两条链会松开，每一条会重新构成新的配对链。通过这个方法，这些指令就得到了传递。

在大部分细胞中，DNA是储存在细胞核中或者说控制中心的。每个细胞有好几个DNA分子，组合成“X”形，这被称为染色体。

遵循指令

与生活中印刷好的一套文件指令不同， DNA分子不是按照段落或者标题来划分的，而是有自己的标记方式。

每组特殊序列的碱基就是一个开始和结束的标志，显示了每个指令的起始点，这些指令被称为基因。在一个DNA分子中，可能会有几千个基因的存在，整套基因中含有了构建一个生物，并使其运转所需的所有信息。

由基因编排起来的指令是多种多样的：有些基因决定物理特征，比如皮肤或者眼睛的颜色；很多基因则控制化学过程的速度；另外一些则作为“控制性”基因，激发或阻断其他基因的功效。一小部分基因只在有紧急情况出现时才会运作起来，比如当细胞遭到病毒的侵害时，自杀基因便会使细胞进行自我毁灭。

与大多数细胞不同，细菌细胞只有单一的、线圈形的DNA分子。这个细菌被经过特殊处理后，其DNA被散出到细胞之外。DNA分子非常纤细，可以达到几厘米之长。

自然变化

如果两种动物或者两种植物有着相同的基因，它们几乎在各个方面都是完全相同的。在自然界中的确有这样的情况发生，但并不常见。相反，大部分生物会继承下一套独特的等位基因而不是相同基因。“等位基因”与“相同的基因”在意思上还是有细微差别的。所以，生物都会形成各自的特性。这种变化是很重要的，因为它使得物种得以进化。

基因变化主要出现在有性生殖当中。在这种生殖方式中，来自于父母双方的等位基因结合混淆在一起，创造出新的混合体，并且传承下去。比如，一只猫可能从双亲之一中继承了黑色的皮毛和绿色的眼睛，同时也可能从祖父母辈中继承下白色的爪子，虽然其双亲中没有一只猫是具有白色爪子的。这种现象之所以发生是因为有些等位基因可能被其他基因所掩盖，没能在下一代中体现出来。隔代或者更多代以后，这一掩盖被去除，特性也就显现出来了。

动物从它们的父母双方中分别继承下一套基因。这只猫继承了条纹毛色和绿色眼睛两大特征。当它生育后代时，会将这两个特征传递下去。

这只猫继承了高黑素的毛色特征。黑素是一种黑色的色素，在动物皮毛、羽毛和皮肤中很常见。

基因之外的因素

基因掌握着大量的生物特征，但是它们并不确切地规定生物到底应该长成什么样子或者应该怎样生活。比如，一个动物如果吃得好，那么它可以长到该种动物可能的最大体型。但是如果天天挨饿，那它肯定是瘦骨嶙峋的。动物也会继承本能行为，这些也是由它们的基因编排决定的。但是很多动物也会学习一些行为方式，这依靠的是生活经验。植物就更不具定性了，它们的外形部分取决于基因，此外还在很大程度上取决于其生活的环境条件。