В XX веке генетики установили, что особенности организмов определяются их генами, мельчайшими структурами, находящимися в ядрах всех клеток, как соматических, то есть телесных, так и половых. Гены состоят из особого, замечательного по своим свойствам химического вещества - дезоксирибонуклеиновой кислоты (ДНК). Особенность этого полимера, образующего гигантские по своим размерам молекулы, состоит в том, что его молекулы способны, во-первых, сохранять записанную в них генетическую информацию, а во-вторых, самовоспроизводиться, то есть создавать себе подобные копии. Запись генетической информации условно обозначается четырьмя буквами - А, Т, Г, Ц - первыми буквами названий четырех химически различных звеньев, из которых и состоит цепь молекулы ДНК. Разные части молекулы ДНК, разные гены одного организма, наконец разные геномы (совокупности генов) различных организмов построены сходно, а различаются только чередованием звеньев (букв). Способность ДНК самовоспроизводиться связана с тем, что молекулы этого вещества состоят из двух цепей, при воспроизведении цепи расходятся и каждая служит матрицей (образцом) для построения своего партнера. В результате из одной двуцепочной молекулы образуется две, ей и друг другу подобные.
При делении клетки ее генетический материал воспроизводится вышеописанным образом, и каждая из двух дочерних клеток получает полный набор генов, то есть такой набор, который был у родительской клетки. В результате, когда из одной оплодотворенной яйцеклетки образуется зародыш, а затем из него - взрослый организм, все клетки этого организма по своему генотипу (набору генов) будут подобны и обладать теми же генами, что и породившая его яйцеклетка.
Иначе дело обстоит при образовании половых клеток - яйцеклеток и сперматозоидов. При их формировании происходит перекомбинирование генов, которые организм получил от своих родителей, и все яйцеклетки, произведенные одной женщиной, так же как и все сперматозоиды, произведенные одним мужчиной, генетически различны. Сказанное можно пояснить следующим образом. Женщина получила от своей матери следующий набор генов - A B C D E F, а от отца - a b c d e f Таким образом, набор генов, присутствующих во всех клетках ее тела, - Аа Bb Cc Dd Ее Ff. При образовании женских половых клеток гены перетасовываются и образуются, например, такие их комбинации: Abcdef, ABcdef ABCdef и так далее, всего в данном примере 64 комбинации, не будем их все перечислять. В действительности у человека не 6, а, по современным данным, около 30 тысяч генов. Отсюда число различных комбинаций генов, которые появляются при образовании половых клеток, астрономически велико. Поэтому каждая яйцеклетка и каждый сперматозоид по тому сочетанию генов, которое они несут, уникальны.
Поскольку любая яйцеклетка, как и любой сперматозоид, в генетическом отношении уникальна, отсюда следует, что пара родителей не может произвести на свет двух одинаковых детей: все их дети будут в той или иной степени отличаться друг от друга, как, разумеется, и от своих родителей (за исключением однояйцовых близнецов, о которых речь пойдет ниже).
От своих родителей и предков человек получает не готовые признаки, а лишь их задатки, которые мы и называем генами. Признаки формируются в процессе развития зародыша, затем - взросления ребенка и наконец - старения человека. При этом разные признаки проявляются в разном возрасте и в меньшей или большей степени зависят от тех условий, в которых происходит их становление. Определяемый генами цвет глаз не зависит от того, в каких условиях шло развитие человеческого зародыша, а генетически предопределяемое ожирение не проявится при недостатке пищи. Одной из форм диабета заболевают только в детстве. Старческое же слабоумие, как показывает само название этого недуга, поражает людей после 60 лет.
Если и среди детей одной пары родителей нет двух генетически одинаковых, то тем более не бывает двух совершенно схожих людей, как и идентичных особей среди представителей любого биологического вида (оговоримся, что речь здесь идет о видах, которые размножаются половым путем). Даже внешне похожие особи обязательно различаются по своей физиологии и биохимии. Такое разнообразие внутри вида, его называют полиморфизмом, имеет глубокий биологический смысл. Организмы какого-либо вида всегда существуют в несколько различающихся условиях, иногда подвергаются последствиям природных, а теперь и техногенных катастроф. Разнообразие внутри вида обеспечивает его существование в изменяющихся условиях среды, придает ему надежность, поскольку одни особи оказываются более устойчивыми, например, к пониженной температуре, другие - к перегреву, третьи - к болезням, а четвертые - более подвижны и легче расселяются.