DNA核外
所有的遗传信息细胞最初被认为仅限于DNA在细胞核的染色体中。现在已经知道，小的环状染色体，称为核外DNA，或细胞质DNA，位于细胞细胞质中发现的两种细胞器中。这些细胞器是线粒体在动植物细胞中叶绿体在植物细胞中。叶绿体DNA (cpDNA)包含的基因与光合作用还有特殊的蛋白质合成装置的组成部分在细胞器．线粒体DNA (mtDNA)中含有一些参与将化学键的能量转化为细胞的能量货币的基因，这种化学物质叫做三磷酸腺苷(ATP)——以及线粒体基因蛋白质合成．
有几类生物的细胞含有额外的小DNA分子，叫做质粒．细菌质粒是环状DNA分子;有些人携带有对不同基因的抗性环境这对细菌是有毒的(例如，抗生素)．许多真菌一些植物的线粒体中含有质粒;其中大部分是线性DNA分子，携带的基因似乎只与传播的质粒而不是宿主细胞。
遗传和进化
在理论的中心进化如由查尔斯·达尔文而且阿尔弗雷德·罗素·华莱士是关于变异而且自然选择．遗传变异被认为是在种群中自然产生的，然后这些遗传变异被当时的环境条件所选择。通过这种方式，后代在特定的变异类型上要么变得丰富，要么变得贫乏。从长远来看，这种变化在种群中的积累可能导致新的物种的形成物种以及更高的分类范畴。然而，尽管遗传变化是该理论的基础，但在19世纪达尔文和华莱士的世界里，遗传的基本单位是基因是未知的。的诞生和增殖科学遗传学在20世纪被发现后孟德尔的法律使考虑的过程成为可能进化通过已知遗传过程的自然选择。
群体遗传学
由于变异和选择的过程发生在种群水平上，进化变化遗传学的基本理论包含在被称为群体遗传学的一般领域中。
在基因型水平上观察进化变化的一个简单方法是发明一些基因型假设祖先的基因型，例如一个一个bbccDDEE，以及“进化”的衍生物，例如一个一个BBccddee．(为了说明目的，只使用了五个基因，并且假设它们是全部纯合子的)。此外，为了简单起见，可以假设在祖先种群和进化种群中，所有个体都是相同的。很明显，除了所有的基因cc，一个新的等位基因完全取代原来的等位基因，新的等位基因可以是任何一个占主导地位的或隐性．例如，在第一个基因的情况下，在祖先群体中所有的等位基因都是一个，而在进化的种群中都是一个．为一个来代替一个，人口必然会经历各种种族混合的阶段一个而且一个等位基因同时出现在人群中。人口遗传学，等位基因频率是对等位基因共同性的测量。惯例是让显性等位基因的频率为p这是一个隐性等位基因问．两者通常都用小数表示。在上面的例子中，p从1到0，和问从0到1。因为在这个例子中只有两个等位基因，p+问必须总是等于1。在中间阶段，一定存在中间等位基因频率的时候，例如p= 0.4和问= 0.6。
关于中间人群的基因型频率可以说些什么?在祖先和派生种群中，一定存在以下基因型频率:祖先的一个一个= 1,一个一个= 0,一个一个= 0进化而来一个一个= 0,一个一个= 0,一个一个= 1从直觉上看，在中间阶段，一定有更复杂的比例，包括一些杂合的．一个可能的中间阶段如下:一个一个= 0.30,一个一个= 0.20,一个一个= 0.50这种中间阶段的等位基因频率可以通过“加”等位基因来计算。因此，的频率一个会是0.30 +吗1/20.20，因为杂合子只携带一个一个等位基因。这是写的p= 0.30 +0.20/2= 0.40同样的,问= 0.50 +0.20/2= 0.60(注意这些值p而且问，这有可能是前面讨论的人口，其中这些具体的值p而且问假设。)
一般来说，如果D=纯合显性的频率，R=纯合隐性频率，和H=杂合子的频率p＝D+H/2而且问＝R+H/2
本节展示了等位基因频率和基因型频率概念在描述群体遗传结构中的重要性。其中，等位基因频率是一个更简单的描述符，它形成了群体遗传学的中心工具。因此，在种群水平上进化变化的遗传基础是用等位基因频率的变化来描述的。
哈迪温伯格平衡
奇怪的是，人口的数量却显示出否定的态度固有的改变等位基因或基因型频率的倾向。在没有选择或任何其他可以推动进化的力量的情况下，具有给定值的种群p而且问会形成一种特殊的稳定的基因型比例，称为哈迪温伯格平衡．这一原则最初是由戈弗雷·哈罗德·哈迪而且威廉•温伯格在1908年。哈迪温伯格的平衡等位基因频率的种群p而且问是由一组基因型频率定义的吗p2的一个一个, 2p问的一个一个,问2的一个一个．
当这样的种群自我繁殖以产生新的一代时，变化的缺乏就显而易见了。等位基因频率是直观的p而且问在人口中，还测量了用于创造新一代的卵子和精子的频率(在下面的公式中表示)。由受精卵产生的新一代与第一代(受精卵的父母)具有完全相同的基因型比例。
一些特定的等位基因频率，0.7为p0.3问，可用于说明构成Hardy-Weinberg平衡的基因型频率的计算:p×p= 0.7 × 0.7 = 0.49的一个一个2×p×问= 2 × 0.7 × 0.3 = 0.42的一个一个问×问= 0.3 × 0.3 = 0.09的一个一个当这个种群繁殖时，将会有0.49 + 0.21 = 0.7的一个配子和0.09 + 0.21 = 0.3的一个配子(看到公式在前一节)，并且，当这些配子结合时，下一代的种群将明显具有与上一代相同的基因型比例。
这些简单的计算依赖于几个基本假设。也许最关键的一点是随机交配，或与伴侣的基因型无关的交配。此外，人口必须庞大，不能有其他压力，如选择，可以改变等位基因频率．尽管有这些严格的要求，许多被研究的自然种群对所研究的基因来说都处于哈迪-温伯格平衡状态。哈迪-温伯格均衡构成一个重要的基准用于群体遗传分析。
如果种群遗传学的Hardy-Weinberg原理表明进化变化没有内在的趋势，那么变化是如何发生的?下面几节将对此进行考虑。