जीवों में विकास वंशानुगत लक्षणों में परिवर्तन के माध्यम से होता है - एक जीव की विरासत में मिली विशेषताएं। उदाहरण के लिए, मनुष्यों में, आंखों का रंग एक विरासत में मिली विशेषता है और एक व्यक्ति को अपने माता-पिता में से किसी एक से "भूरी-आंख विशेषता" विरासत में मिल सकती है। वंशानुगत लक्षण जीन द्वारा नियंत्रित होते हैं और किसी जीव के जीनोम (आनुवंशिक सामग्री) के भीतर जीन के पूरे सेट को इसका जीनोटाइप कहा जाता है। किसी जीव की संरचना और व्यवहार को बनाने वाले अवलोकन योग्य लक्षणों के पूरे सेट को इसका फेनोटाइप कहा जाता है। ये लक्षण पर्यावरण के साथ इसके जीनोटाइप की अंतःक्रिया से आते हैं। परिणामस्वरूप, किसी जीव के फेनोटाइप के कई पहलू विरासत में नहीं मिलते हैं। उदाहरण के लिए, धूप से झुलसी त्वचा किसी व्यक्ति के जीनोटाइप और सूरज की रोशनी के बीच परस्पर क्रिया से आती है; इस प्रकार, लोगों के बच्चों में सनटैन नहीं फैलता है। हालाँकि, जीनोटाइपिक भिन्नता में अंतर के कारण कुछ लोग दूसरों की तुलना में अधिक आसानी से टैन हो जाते हैं; इसका एक उल्लेखनीय उदाहरण ऐल्बिनिज़म के वंशानुगत लक्षण वाले लोग हैं, जो बिल्कुल भी टैन नहीं होते हैं और सनबर्न के प्रति बहुत संवेदनशील होते हैं। वंशानुगत लक्षण डीएनए के माध्यम से एक पीढ़ी से दूसरी पीढ़ी तक पारित होते हैं, एक अणु जो आनुवंशिक जानकारी को एन्कोड करता है। डीएनए एक लंबा बायोपॉलिमर है जो चार प्रकार के आधारों से बना है। किसी विशेष डीएनए अणु के साथ आधारों का अनुक्रम आनुवंशिक जानकारी को निर्दिष्ट करता है, उसी तरह जैसे किसी वाक्य को लिखने वाले अक्षरों का अनुक्रम। किसी कोशिका के विभाजित होने से पहले, डीएनए की प्रतिलिपि बनाई जाती है, ताकि परिणामी दो कोशिकाओं में से प्रत्येक को डीएनए अनुक्रम विरासत में मिले। डीएनए अणु के वे भाग जो एक एकल कार्यात्मक इकाई को निर्दिष्ट करते हैं, जीन कहलाते हैं; विभिन्न जीनों में आधारों का अलग-अलग क्रम होता है। कोशिकाओं के भीतर, डीएनए की लंबी श्रृंखलाएँ संघनित संरचनाएँ बनाती हैं जिन्हें गुणसूत्र कहा जाता है। गुणसूत्र के भीतर डीएनए अनुक्रम के विशिष्ट स्थान को लोकस के रूप में जाना जाता है। यदि किसी स्थान पर डीएनए अनुक्रम व्यक्तियों के बीच भिन्न होता है, तो इस अनुक्रम के विभिन्न रूपों को एलील कहा जाता है। डीएनए अनुक्रम उत्परिवर्तन के माध्यम से बदल सकते हैं, जिससे नए एलील उत्पन्न होते हैं। यदि किसी जीन के भीतर उत्परिवर्तन होता है, तो नया एलील उस लक्षण को प्रभावित कर सकता है जिसे जीन नियंत्रित करता है, जिससे जीव का फेनोटाइप बदल जाता है। हालाँकि, जबकि एलील और लक्षण के बीच यह सरल पत्राचार कुछ मामलों में काम करता है, अधिकांश लक्षण अधिक जटिल होते हैं और मात्रात्मक गुण लोकी (एकाधिक अंतःक्रियात्मक जीन) द्वारा नियंत्रित होते हैं। हाल के निष्कर्षों ने वंशानुगत परिवर्तनों के महत्वपूर्ण उदाहरणों की पुष्टि की है जिन्हें परिवर्तनों द्वारा समझाया नहीं जा सकता है डीएनए में न्यूक्लियोटाइड्स के अनुक्रम के लिए। इन घटनाओं को एपिजेनेटिक इनहेरिटेंस सिस्टम के रूप में वर्गीकृत किया गया है। डीएनए मिथाइलेशन मार्किंग क्रोमैटिन, आत्मनिर्भर मेटाबोलिक लूप, आरएनए हस्तक्षेप द्वारा जीन साइलेंसिंग और प्रोटीन की त्रि-आयामी संरचना (जैसे कि प्रियन) ऐसे क्षेत्र हैं जहां जीव स्तर पर एपिजेनेटिक इनहेरिटेंस सिस्टम की खोज की गई है। विकासात्मक जीवविज्ञानियों का सुझाव है कि आनुवंशिक नेटवर्क और कोशिकाओं के बीच संचार में जटिल अंतःक्रियाओं से वंशानुगत भिन्नताएं हो सकती हैं जो विकासात्मक प्लास्टिसिटी और कैनालाइजेशन में कुछ यांत्रिकी को रेखांकित कर सकती हैं। आनुवंशिकता और भी बड़े पैमाने पर हो सकती है। उदाहरण के लिए, आला निर्माण की प्रक्रिया के माध्यम से पारिस्थितिक विरासत को उनके पर्यावरण में जीवों की नियमित और बार-बार की जाने वाली गतिविधियों द्वारा परिभाषित किया जाता है। यह प्रभावों की एक विरासत उत्पन्न करता है जो बाद की पीढ़ियों के चयन शासन में संशोधित और वापस फ़ीड करता है। वंशजों को जीन और पूर्वजों की पारिस्थितिक क्रियाओं से उत्पन्न पर्यावरणीय विशेषताएं विरासत में मिलती हैं। विकास में आनुवंशिकता के अन्य उदाहरण जो जीन के सीधे नियंत्रण में नहीं हैं, उनमें सांस्कृतिक लक्षणों की विरासत और सहजीवन शामिल हैं।
कोशिका के विभाजित होने से पहले
जीवों में विकास वंशानुगत लक्षणों में परिवर्तन के माध्यम से होता है - एक जीव की विरासत में मिली विशेषताएं। उदाहरण के लिए, मनुष्यों में, आंखों का रंग एक विरासत में मिली विशेषता है और एक व्यक्ति को अपने माता-पिता में से किसी एक से "भूरी-आंख विशेषता" विरासत में मिल सकती है। वंशानुगत लक्षण जीन द्वारा नियंत्रित होते हैं और किसी जीव के जीनोम (आनुवंशिक सामग्री) के भीतर जीन के पूरे सेट को इसका जीनोटाइप कहा जाता है। किसी जीव की संरचना और व्यवहार को बनाने वाले अवलोकन योग्य लक्षणों के पूरे सेट को इसका फेनोटाइप कहा जाता है। ये लक्षण पर्यावरण के साथ इसके जीनोटाइप की अंतःक्रिया से आते हैं। परिणामस्वरूप, किसी जीव के फेनोटाइप के कई पहलू विरासत में नहीं मिलते हैं। उदाहरण के लिए, धूप से झुलसी त्वचा किसी व्यक्ति के जीनोटाइप और सूरज की रोशनी के बीच परस्पर क्रिया से आती है; इस प्रकार, लोगों के बच्चों में सनटैन नहीं फैलता है। हालाँकि, जीनोटाइपिक भिन्नता में अंतर के कारण कुछ लोग दूसरों की तुलना में अधिक आसानी से टैन हो जाते हैं; इसका एक उल्लेखनीय उदाहरण ऐल्बिनिज़म के वंशानुगत लक्षण वाले लोग हैं, जो बिल्कुल भी टैन नहीं होते हैं और सनबर्न के प्रति बहुत संवेदनशील होते हैं। वंशानुगत लक्षण डीएनए के माध्यम से एक पीढ़ी से दूसरी पीढ़ी तक पारित होते हैं, एक अणु जो आनुवंशिक जानकारी को एन्कोड करता है। डीएनए एक लंबा बायोपॉलिमर है जो चार प्रकार के आधारों से बना है। किसी विशेष डीएनए अणु के साथ आधारों का अनुक्रम आनुवंशिक जानकारी को निर्दिष्ट करता है, उसी तरह जैसे किसी वाक्य को लिखने वाले अक्षरों का अनुक्रम। किसी कोशिका के विभाजित होने से पहले, डीएनए की प्रतिलिपि बनाई जाती है, ताकि परिणामी दो कोशिकाओं में से प्रत्येक को डीएनए अनुक्रम विरासत में मिले। डीएनए अणु के वे भाग जो एक एकल कार्यात्मक इकाई को निर्दिष्ट करते हैं, जीन कहलाते हैं; विभिन्न जीनों में आधारों का अलग-अलग क्रम होता है। कोशिकाओं के भीतर, डीएनए की लंबी श्रृंखलाएँ संघनित संरचनाएँ बनाती हैं जिन्हें गुणसूत्र कहा जाता है। गुणसूत्र के भीतर डीएनए अनुक्रम के विशिष्ट स्थान को लोकस के रूप में जाना जाता है। यदि किसी स्थान पर डीएनए अनुक्रम व्यक्तियों के बीच भिन्न होता है, तो इस अनुक्रम के विभिन्न रूपों को एलील कहा जाता है। डीएनए अनुक्रम उत्परिवर्तन के माध्यम से बदल सकते हैं, जिससे नए एलील उत्पन्न होते हैं। यदि किसी जीन के भीतर उत्परिवर्तन होता है, तो नया एलील उस लक्षण को प्रभावित कर सकता है जिसे जीन नियंत्रित करता है, जिससे जीव का फेनोटाइप बदल जाता है। हालाँकि, जबकि एलील और लक्षण के बीच यह सरल पत्राचार कुछ मामलों में काम करता है, अधिकांश लक्षण अधिक जटिल होते हैं और मात्रात्मक गुण लोकी (एकाधिक अंतःक्रियात्मक जीन) द्वारा नियंत्रित होते हैं। हाल के निष्कर्षों ने वंशानुगत परिवर्तनों के महत्वपूर्ण उदाहरणों की पुष्टि की है जिन्हें परिवर्तनों द्वारा समझाया नहीं जा सकता है डीएनए में न्यूक्लियोटाइड्स के अनुक्रम के लिए। इन घटनाओं को एपिजेनेटिक इनहेरिटेंस सिस्टम के रूप में वर्गीकृत किया गया है। डीएनए मिथाइलेशन मार्किंग क्रोमैटिन, आत्मनिर्भर मेटाबोलिक लूप, आरएनए हस्तक्षेप द्वारा जीन साइलेंसिंग और प्रोटीन की त्रि-आयामी संरचना (जैसे कि प्रियन) ऐसे क्षेत्र हैं जहां जीव स्तर पर एपिजेनेटिक इनहेरिटेंस सिस्टम की खोज की गई है। विकासात्मक जीवविज्ञानियों का सुझाव है कि आनुवंशिक नेटवर्क और कोशिकाओं के बीच संचार में जटिल अंतःक्रियाओं से वंशानुगत भिन्नताएं हो सकती हैं जो विकासात्मक प्लास्टिसिटी और कैनालाइजेशन में कुछ यांत्रिकी को रेखांकित कर सकती हैं। आनुवंशिकता और भी बड़े पैमाने पर हो सकती है। उदाहरण के लिए, आला निर्माण की प्रक्रिया के माध्यम से पारिस्थितिक विरासत को उनके पर्यावरण में जीवों की नियमित और बार-बार की जाने वाली गतिविधियों द्वारा परिभाषित किया जाता है। यह प्रभावों की एक विरासत उत्पन्न करता है जो बाद की पीढ़ियों के चयन शासन में संशोधित और वापस फ़ीड करता है। वंशजों को जीन और पूर्वजों की पारिस्थितिक क्रियाओं से उत्पन्न पर्यावरणीय विशेषताएं विरासत में मिलती हैं। विकास में आनुवंशिकता के अन्य उदाहरण जो जीन के सीधे नियंत्रण में नहीं हैं, उनमें सांस्कृतिक लक्षणों की विरासत और सहजीवन शामिल हैं।