Komórki mają wiele zadań do wykonania, ale żadna nie jest ważniejsza od syntezy białek. Recepta na to działanie tkwi w kwasie dezoksyrybonukleinowym organizmu, który dziedziczy po każdym z rodziców. Komórki organizmów rozmnażających się płciowo zawierają dwa dopasowane zestawy pakietów DNA-białko, chromosomy. Geny to segmenty chromosomów, które kodują białka, a para pasujących genów od rodziców, znanych jako allele, może oddziaływać na różne sposoby.
Ekspresja genu
Geny działają jako matryce do syntezy informacyjnego kwasu rybonukleinowego (mRNA). Enzymy dokonują transkrypcji informacji genetycznej z DNA genu na nici mRNA, które napędzają syntezę białek przeprowadzaną przez rybosomy komórki. Ludzie mają 23 pary chromosomów, które zawierają około 20 000 par genów, ale geny stanowią tylko około 2 procent nieruchomości chromosomowych. Każdy członek pary lub allel koduje mniej więcej to samo białko, ale dokładny kod może się różnić i dlatego wyraża różne wersje białka. Niektóre geny są tak zmutowane, że nie można ich wyrazić jako białek.
Allele dominujące i recesywne
W niektórych przypadkach dominujący allel maskuje ekspresję swojego recesywnego partnera. Na przykład roślina może nosić geny kodujące czerwone lub białe kwiaty. Jeśli czerwony gen jest dominujący, potomstwo może mieć białe kwiaty tylko wtedy, gdy otrzyma dwa allele dla białego koloru. Krzyżówka rodziców o czerwonych i białych kwiatach daje około 75% potomstwa o czerwonych kwiatach i 25% potomstwa o białych kwiatach. Biała cecha może odzwierciedlać mutację, która uniemożliwia kwiatowi wytwarzanie pigmentu.
Allele współdominujące i półdominujące
Niektóre cechy odzwierciedlają równą dominację obu alleli w parze. W tej sytuacji uzyskana ekspresja genu lub fenotyp jest produktem różnych białek zsyntetyzowanych z każdego allelu. Załóżmy, że allele koloru kwiatu danego gatunku rośliny są współdominujące. Krzyżówka rodziców o czerwonych i białych kwiatach da potomstwo z nakrapianymi czerwonymi i białymi kwiatami. Gdyby allele były niecałkowicie dominujące lub półdominujące, potomstwo wykazywałoby mieszany fenotyp, różowe kwiaty, ponieważ potomstwo miałoby tylko jedną dawkę białka, które produkuje kolor czerwony.
Relacje epistatyczne
Epistaza to interakcja między dwoma lub więcej różnymi parami alleli, które łączą się, aby wpływać na ekspresję cechy. Czasami jeden gen maskuje lub modyfikuje ekspresję wielu genów. Na przykład naukowcy zidentyfikowali dwa różne geny, które pomagają określić kształt grzebienia kurczaka, gen grzebienia różanego i gen grzebienia grochowego. Grzebienie potomstwa pokazują mieszankę czterech różnych stylów grzebieniowych, co wskazuje na działanie dwóch par alleli. Relacje między allelami w grupie epistatycznej mogą prowadzić do powstania wielu różnych fenotypów.