Kalıtım, soyaçekim, döllerin birçok bakımlardan ana-babayı andırması; ancak, çok küçük bazı mikroorganizmalar dışında, ana-babanın tam bir kopyası olarak gelişmemesi olayı. Kalıtım yolları ve şekilleri biyologlar arasında uzun zaman tartışma konusu olmuş ve ancak Gregor Mendel’in araştırması sonuçlanana kadar kalıtımla ilgili herhangi bir sayısal yasa belirleme imkanı bulunamamıştır. Mendel’in çalışmaları 1860’ların ortalarında yayınlanmış olmakla birlikte, 20. yüzyılın başlarına kadar birçok biyolog tarafından dikkate bile alınmamıştır.
Mendel,lin kalıtsal özelliklerin Gen adı verilen birimler üzerinde soya taşındığını göstermiştir. Mayoz Bölünme ile Gamet’ler yani cinsiyet hücreleri meydana geldiğinde, herhangi bir belirli özelliğini denetleyen genleri (ayrılmakta) ve farklı gametlere gitmektedir. Eğer bir bezelye bitkisinin uzunluğu T (uzunluk) ve t (kısalık) genleriyle kontrol ediliyorsa ve; saf cüce bir cinsin (tt) çiçek tozu, saf uzun bir cinsin (TT) yumurta hücresini (ovül) döllerse; sonuçta meydana gelecek bitkiler Tt genotipindedir.
Bu ilk (Fı) soyunun gametleri T ve t genlerini eşit miktarlarda içermektedirler (hem çiçek tozlarında, hem ovüllerde).
Bunlardan türeyecek olan ikinci F2 % 50 (heterozigot) Tt ve; % 25. homozigot TT ile yine % 25 homozigot tt bulunacaktır. Birçok durumda heterozigotu, homozigotların birinden ya da ötekinden ayırmak mümkün değildir.
Bu heterozigotta baskın olan ve ona kimliğini veren gen, dominant gen ya da baskın gen adını alır. Kendisini yalnızca homozigot iken belirten gen ise, resesif gen ya da çekinik gendir. Mendel’in bezelyelerinde T geni baskın, t geni ise çekinik olduğundan; Fı soyunda (tümü de Tt) bütün bitkiler uzun olacaktır. F2 soyunda ise % 75’i uzun fenotipte (yani % 25 TT ve % 50 Tt), % 25’i de kısa fenotipte (tt) olarak görünecektir.
Mendel bundan başka, iki ya da daha fazla gen çifti eşzamanlı olarak ayırıma uğrarsa, bunlardan birinin gösterdiği dağılımın, diğerlerinin göstereceği dağılımdan bağımsız olduğunu da işaret etmiştir. Mendel bu araştırmasında saf, düzgün-san (RRYY) bezelyelerle, yine saf, ancak buruşuk-yeşil bezelyeleri (rryy) çaprazlamıştır.
Birinci çaprazlamayla elde edilen bezelyelerin tümünün de düzgün-sarı olması, düzgünlüğün buruşukluğu, sarının ise yeşili bastırdığını göstermektedir. İkinci çaprazlamada olması beklenen Genotip adedi 16 dır. Fakat, yalnızca 4 Fenotip gözükmüştür: 9 düzgün sarı, 3 düzgün yeşil, 3 buruşuk sarı ve bir buruşuk yeşil. Bu (bağımsız ayrılma) yalnızca farklı kromozom’lar üzerindeki genlere özgüdür; aynı kromozom üzerinde yer alan genler, bir-birlerine (bağlıdırlar) ve bağımsız olarak ayrılma gösteremezler.
Günümüzde genlerin, hücre çekirdeğindeki kromozomların üzerinde yer aldığı bilinmektedir. Herbir kromozom, birlikte iletebildiği birçok gen taşır (eşleme). Bununla birlikte genler, kromozom çiftleri arasında değiştirilir ve Genlerde Yeniden Düzenleniş meydana gelir. Bu olay nedeniyle genlerin bağlanması tam değildir.
Hayvanların ve evrim düzeyinin üst basamaklarında yer alan bitkilerin büyük bölümünde cinsiyet; özel cinsiyet kromozomları (insanda XY kromozomu) tarafından tayin edilmektedir. insanlarda erkekler XY, kadınlar XX kromozomları taşırlar. Bu nedenle tüm yumurtalar X cinsiyet kromozomu taşırken, spermlerin bir bölümü X, bir bölümü de Y kromozomu taşır. Salt bu hesaba göre bir toplumdaki erkek ve dişi sayısının eşit olması gerekir. Ancak Y-kromozomunu taşıyan sperm, yumurtayı döllenmek bakımından X-kromozomu taşıyan spermlere oranla daha başarılıdır ve bu edenle kız çocuktan çok, erkek çocuk doğar.
Genler kendilerinin tıpkılarını yapabilirler. Böylece bilgileri iletir ve hücrelerde Protein sentezini yönetirler. Bunların dışında da gerek doğrudan gerekse gen ürünleri aracılığı ile birbirleri ile etkileşirler.
Bir organizmanın belli bir karakterinin (niteliğinin) bir tek genin denetimi altında olması durumunda ise, bu karakter başka genlerin etkisi ile değişebilir. Örnek olarak bir farede kuyruk kısalığına neden olan bir gen, başka genlerin etkisi ile bu kez farenin ölümüne yol açan böbrek yetmezliğine sebep olabilir. Gen etkileşiminde kromozomlar üzerindeki genlerin karşılıklı yerleşmeleri rol oynar.
Birçok organizmada anormal ya da mutant genler çekiniktir. insanlarda ise mutant genler çekinik olabileceği gibi baskın da olabilir. Evlilik yakın hısımlar (akrabalar) arasında olmadığı takdirde, genlerin değişik bileşimleri ortaya çıkar. Bu da insanların değişik yapı ve görünümde olmalarına yol açar.
Canlıların evrim süreci içinde, 500 milyondan fazla, bitki ve hayvan türünün yaşamış olduğu sanılmaktadır. Buna göre canlılarda en az 500 milyon değişik gen bulunmalıdır. Genler DNA moleküllerinden oluşurlar. DNA molekülleri çok büyük sayıda değişik yapı gösterebilirler.
Dört organik bazın oluşturduğu 15 nükleotid, 500 milyondan daha çok DNA çeşidi meydana getirebilir. DNA’daki dört değişik nükleotidi kullanarak, her biri değişik bir amino asiti gösteren 64 tane (üçlü-nükleotid) şifresi meydana getirmek mümkündür.