Celler har mange gjøremål å utføre, men ingen er viktigere enn å syntetisere proteiner. Oppskriften på denne aktiviteten ligger i en organismes deoksyribonukleinsyre, som den arver fra hver av foreldrene. Cellene i seksuelt reproduserende organismer inneholder to samsvarende sett med DNA-proteinpakker, kromosomene. Gener er kromosomsegmenter som koder for proteiner, og et par matchende gener fra foreldrene, kjent som alleler, kan samhandle på forskjellige måter.
Genuttrykk
Gener fungerer som maler for syntesen av messenger ribonukleinsyre (mRNA). Enzymer transkriberer genetisk informasjon fra genets DNA til mRNA-tråder som driver proteinsyntese utført av cellens ribosomer. Mennesker har 23 par kromosomer som inneholder rundt 20 000 genpar, men gener utgjør bare omtrent 2 prosent av kromosomal eiendom. Hvert parmedlem, eller allel, koder for mer eller mindre det samme proteinet, men den eksakte kodingen kan variere og uttrykker derfor forskjellige versjoner av proteinet. Noen gener er så muterte at de ikke kan uttrykkes som proteiner.
Dominante og resessive alleler
I noen tilfeller maskerer en dominerende allel uttrykket for sin recessive partner. For eksempel kan en plante ha gener som koder for enten røde eller hvite blomster. Hvis det røde genet er dominerende, kan et avkom bare ha hvite blomster hvis det får to alleler for hvit farge. Et kors av rød- og hvitblomstrede foreldre gir omtrent 75 prosent rødblomstrede avkom og 25 prosent hvitblomstrede avkom. Det hvite trekket kan gjenspeile en mutasjon som gjør at blomsten ikke er i stand til å produsere pigment.
Codominant og Semidominant Alleles
Noen trekk gjenspeiler den samme dominansen til begge alleler i et par. I denne situasjonen er den resulterende genuttrykket, eller fenotypen, produktet av de forskjellige proteinene som er syntetisert fra hver allel. Anta at blomsterfargealelene for en planteart er kodominant. Et kryss mellom rødblomstrede og hvitblomstrede foreldre vil gi avkom med flekkete røde og hvite blomster. Hadde allelene vært ufullstendig dominerende, eller semidominant, ville avkommet utvise en blandet fenotype, rosa blomster, fordi avkommet bare ville ha en enkelt dose av proteinet som produserer rød farge.
Epistatiske forhold
Epistasis er en interaksjon mellom to eller flere forskjellige allelpar som kombinerer for å påvirke uttrykket av et trekk. Noen ganger maskerer eller endrer et gen ekspresjonen av flere gener. For eksempel har forskere identifisert to forskjellige gener som hjelper til med å bestemme formen på en kyllingens kam, rosekamgenet og ertekamgenet. Avkomskammene viser en blanding av fire forskjellige kamstiler, noe som indikerer at to allelpar er på jobb. Forholdet mellom allelene i en epistatisk gruppe kan gi opphav til mange forskjellige fenotyper.