Die Erbinformation, die von Generation zu Generation weitergegeben
wird, ist in den Genen enthalten. Das Gen ist eine Funktionseinheit,
die ein Erbmerkmal (Phän) bestimmt. In der Regel enthält
jede Zelle einen vollständigen Satz von Genen, ein vollständiges Genom.
Im Verlauf der Zellteilung wird jedes Gen exakt verdoppelt (repliziert)
und je eine Kopie auf die Tochterzellen übertragen. In seltenen Fällen
treten erbliche Veränderungen – Mutationen –
in den Genen auf. Durch Austausch von Genen – Rekombination
– entstehen bei der sexuellen Fortpflanzung zahlreiche neue Genkombinationen.
Mutation und Rekombination bilden eine wichtige Voraussetzung für die stammesgeschichtliche
Entwicklung (Evolution).
Die Erbsubstanz besteht aus Nucleinsäuren, langen Kettenmolekülen
aus zahlreichen hintereinander angeordneten Bausteinen. Die Erbinformation ist
in der Reihenfolge der Bausteine enthalten. Ein Gen stellt einen Abschnitt einer
Nucleinsäurekette dar. Die Nucleinsäuremoleküle enthalten die
Information für die Synthese der entsprechenden Proteine. Beim Ablesevorgang
wird die Erbinformation in Proteine übersetzt. Diese Übersetzung erfolgt
aufgrund des genetischen Codes. Die Universalität des
genetischen Codes, der von den Prokaryoten bis zum Menschen gilt, weist auf
die Verwandtschaft aller bekannten Lebewesen und deren Abstammung von gemeinsamen
Vorfahren hin.
Die Erbinformation enthält ein genaues Entwicklungsprogramm,
das die Entwicklung von der befruchteten Eizelle bis zum erwachsenen Organismus
steuert. Bei vielzelligen Organismen haben zwar alle Körperzellen –
von wenigen Ausnahmen abgesehen – ein vollständiges Genom, aber die
Erbinformation wird in verschiedenen Zellen nach einem exakten räumlichen
und zeitlichen Muster nur teilweise abgerufen. Dieses Muster der differentiellen
Genexpression wird durch Kontrollgene und – in geringerem
Maße – durch Umweltfaktoren gesteuert. In neuester Zeit ist es gelungen,
diese Kontrollgene zu identifizieren und wesentliche neue Einsichten in die
Natur des Entwicklungsprogramms zu gewinnen, die zu einer allgemeinen genetischen
Theorie der Entwicklung führen.