基因和脫氧核糖核酸（DNA）
當科學家們最初研究進化時，不明白生物是怎么從父母處繼承其特性的。如今，經過50年的潛心研究之后，我們已經知道，關鍵在于基因和DNA。
不需要成為一個科學家你也同樣知道貓會生出小貓，而母雞會孵出小雞，而不是貓會生出小雞，母雞會孵出小貓。但是，是什么使得動物或者植物的幼體與它們的母體很相像呢？為什么有些特征，比如說眼睛的顏色，會代代遺傳下去而不會變成混合色？直到20世紀50年代，這些問題都始終難以得到解答，因為沒有人知道細胞是怎樣儲存制造生命所需的“指示”的。1953年，科學家們拆開了DNA分子，問題也就迎刃而解了。
DNA是怎樣運作的
DNA是一種非常重要的物質，它是唯一可以自行復制的化學物質，也是少數可以儲存信息的分子之一。DNA存在于所有生物的細胞中，當細胞分裂時，它會進行自我復制，這樣它所含有的信息可以被傳遞下去。
大部分化學物質都有著相似的結構，換句話說，它們的原子都是按照相同的方式排列的。但是DNA不同， 它的分子有兩條主要的螺旋形結構鏈，由被稱為“堿基”的化學物質連接起來。這些螺旋形鏈是相同的，但是上面的堿基類型可以分為四種，可以被按照任何順序排列起來。這些堿基就像是只有四個字母的字母表，拼出分子上的指令。在細胞分裂前，這兩條鏈會松開，每一條會重新構成新的配對鏈。通過這個方法，這些指令就得到了傳遞。
在大部分細胞中，DNA是儲存在細胞核中或者說控制中心的。每個細胞有好幾個DNA分子，組合成“X”形，這被稱為染色體。
遵循指令
與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標題來劃分的，而是有自己的標記方式。
每組特殊序列的堿基就是一個開始和結束的標志，顯示了每個指令的起始點，這些指令被稱為基因。在一個DNA分子中，可能會有幾千個基因的存在，整套基因中含有了構建一個生物，并使其運轉所需的所有信息。
由基因編排起來的指令是多種多樣的：有些基因決定物理特征，比如皮膚或者眼睛的顏色；很多基因則控制化學過程的速度；另外一些則作為“控制性”基因，激發或阻斷其他基因的功效。一小部分基因只在有緊急情況出現時才會運作起來，比如當細胞遭到病毒的侵害時，自殺基因便會使細胞進行自我毀滅。
與大多數細胞不同，細菌細胞只有單一的、線圈形的DNA分子。這個細菌被經過特殊處理后，其DNA被散出到細胞之外。DNA分子非常纖細，可以達到幾厘米之長。
自然變化
如果兩種動物或者兩種植物有著相同的基因，它們幾乎在各個方面都是完全相同的。在自然界中的確有這樣的情況發生，但并不常見。相反，大部分生物會繼承下一套獨特的等位基因而不是相同基因。“等位基因”與“相同的基因”在意思上還是有細微差別的。所以，生物都會形成各自的特性。這種變化是很重要的，因為它使得物種得以進化。
基因變化主要出現在有性生殖當中。在這種生殖方式中，來自于父母雙方的等位基因結合混淆在一起，創造出新的混合體，并且傳承下去。比如，一只貓可能從雙親之一中繼承了黑色的皮毛和綠色的眼睛，同時也可能從祖父母輩中繼承下白色的爪子，雖然其雙親中沒有一只貓是具有白色爪子的。這種現象之所以發生是因為有些等位基因可能被其他基因所掩蓋，沒能在下一代中體現出來。隔代或者更多代以后，這一掩蓋被去除，特性也就顯現出來了。
動物從它們的父母雙方中分別繼承下一套基因。這只貓繼承了條紋毛色和綠色眼睛兩大特征。當它生育后代時，會將這兩個特征傳遞下去。
這只貓繼承了高黑素的毛色特征。黑素是一種黑色的色素，在動物皮毛、羽毛和皮膚中很常見。
基因之外的因素
基因掌握著大量的生物特征，但是它們并不確切地規定生物到底應該長成什么樣子或者應該怎樣生活。比如，一個動物如果吃得好，那么它可以長到該種動物可能的最大體型。但是如果天天挨餓，那它肯定是瘦骨嶙峋的。動物也會繼承本能行為，這些也是由它們的基因編排決定的。但是很多動物也會學習一些行為方式，這依靠的是生活經驗。植物就更不具定性了，它們的外形部分取決于基因，此外還在很大程度上取決于其生活的環境條件。