科学：小学教师指南/遗传与遗传
在19世纪60年代，奥地利僧侣格里戈尔·孟德尔开始用豌豆进行实验。孟德尔先生想要弄清楚生命形式是如何将物理特征（也称为性状）从一代传递到下一代的。
格里戈尔·孟德尔专注于研究的性状是豌豆植株的高度、豌豆种子的颜色和豌豆种子的形状。通过杂交授粉豌豆植株，他仔细控制了哪些植株繁殖，并跟踪了这些性状是如何从一代传递到下一代的。杂交授粉是指格里戈尔·孟德尔从他选择的豌豆植株中获取花粉，并将它放到他选择的另一株豌豆植株上。
在他的早期实验中，孟德尔从矮茎豌豆植株上取花粉，并将它放到其他矮茎豌豆植株上。正如你所料，结果是所有后代都是矮茎豌豆植株。孟德尔称这些为纯种，因为所有后代都与亲本相同。
然后，他从高茎豌豆植株上取花粉，并将它放到其他高茎豌豆植株上。你认为结果会怎样？如果你猜到所有后代也都会是高茎，那么你与格里戈尔·孟德尔的猜测相同。有趣的是，事实并非如此。一些高茎亲本植株只产生了高茎后代，正如你所预期的那样。然而，一些高茎豌豆植株也产生了矮茎后代。这怎么可能？格里戈尔·孟德尔发现，一些高茎豌豆植株是纯种的，这意味着它们只产生其他高茎豌豆植株，而其他一些高茎豌豆植株不是纯种的，因为它们产生了高茎和矮茎植株混合的后代。
接下来，孟德尔从纯种高茎豌豆植株上取花粉，并将它放到纯种矮茎植株上。他称这些纯种亲本植株为P1代。他想要弄清楚哪种性状会传递给后代，是高茎的性状，还是矮茎的性状。你认为发生了什么？令他惊讶的是，所有后代都是高茎的。孟德尔称这一代植物为F1代。矮茎植株的性状似乎消失了。最后，格里戈尔·孟德尔从这些F1代豌豆植株上取花粉，并将它放到同一F1代中的其他豌豆植株上。你认为发生了什么？
令人惊讶的是，矮茎性状又出现了。一些后代是矮茎的。格里戈尔·孟德尔意识到了一些非常重要的东西。他意识到每株植物并非只有一个，而是有两个控制每个性状的基因。这意味着每株豌豆植株可以有两个高茎基因，两个矮茎基因，或者一个高茎基因和一个矮茎基因。如果一株植物遗传了两个高茎基因，你认为它会怎样生长？嗯，没有矮茎基因，所以植株会长成高茎。如果一株植物有两个矮茎基因呢？因为没有高茎基因，所以植株会是矮茎的。但如果一株植物同时拥有高茎基因和矮茎基因呢？
孟德尔发现，有些基因是显性的，或者比其他基因更强大。当存在两种不同类型的基因（高茎和矮茎）时，显性基因将决定植株的生长方式。在豌豆植株中，高茎基因是显性的，而矮茎基因是隐性的。隐性是一个大词，意思是“非显性的”。这意味着，如果一株豌豆植株同时拥有高茎基因和矮茎基因，那么显性基因高茎将使植株长成高茎。矮茎基因仍然存在，并且仍然可以传递给未来的植物世代。
格里戈尔·孟德尔提出了一个关于基因如何从亲本传递给后代的假说。这个假说（科学家今天仍然使用）说，豌豆植株（以及所有其他生命形式）有两个控制高茎的基因，形成一个基因对。它们还为每个其他性状（包括种子形状、种子颜色，或在人类中，眼睛颜色、头发颜色、肤色等）都有一对基因。繁殖时，每个亲本只能从每对基因中传递一个基因给后代。这意味着后代将从每个亲本那里继承一个基因，形成一个新的基因对。
基因的现代工作定义是DNA的一部分（或序列），它编码已知的细胞功能或过程（“制造黑色素分子”）。一个核苷酸包含：磷酸盐、糖和碱基。四个含氮碱基是：腺嘌呤、鸟嘌呤、胸腺嘧啶和胞嘧啶。一个单基因可能包含少量或大量核苷酸，就像一个词可能很短或很长一样。一个单基因通常与邻近基因相互作用来产生细胞功能，甚至在没有这些邻近基因的情况下也可能无效。一系列核苷酸可以组合在一起而不形成基因（DNA的非编码区域），就像一串字母可以组合在一起而不形成一个词一样。尽管如此，所有词都有字母（AGCT），就像所有基因都必须有核苷酸（PBS）一样。
在DNA复制过程中，第二条链的聚合过程中偶尔会发生错误。这些错误被称为突变，可能对生物体的表型产生影响，尤其是如果它们发生在基因的蛋白质编码序列中。由于DNA聚合酶的“校对”能力，错误率通常非常低——每1亿到1000万个碱基发生1个错误。增加DNA变化率的过程被称为诱变：诱变化学物质会促进DNA复制过程中的错误，通常通过干扰碱基配对的结构，而紫外线辐射则通过破坏DNA结构引起突变。DNA的化学损伤也会自然发生，细胞使用DNA修复机制来修复错配和断裂。然而，修复并不总是恢复原始序列。
在使用染色体交叉来交换DNA和重组基因的生物体中，减数分裂（细胞分裂，将亲本细胞中的染色体数量减少一半，并产生四个配子细胞；也是，交换，与染色体交换信息）期间的对齐错误也会导致突变。当类似的序列导致伙伴染色体错误对齐时，交叉错误尤其可能发生；这使得基因组中的一些区域更容易以这种方式发生突变。这些错误在DNA序列中产生了大的结构变化——重复、倒位、整个区域的缺失——或者不同染色体之间整个序列部分的意外交换（染色体易位）。
当细胞分裂时，它们的完整基因组被复制，每个子细胞继承一份拷贝。这个过程被称为有丝分裂，是最简单的繁殖形式，也是无性生殖的基础。无性生殖不需要配偶。无性生殖可以在多细胞生物体中发生，产生从单个亲本那里继承基因组的后代。遗传上与亲本相同的后代被称为克隆。
真核生物经常使用有性生殖来产生含有来自两个不同亲本的混合遗传物质的后代。有性生殖过程在含有单份基因组（单倍体）和双份拷贝（二倍体）的形式之间交替。单倍体细胞融合并组合遗传物质，形成具有配对染色体的二倍体细胞。二倍体生物体通过分裂形成单倍体，在不复制其DNA的情况下，形成随机继承每对染色体中的一条的子细胞。大多数动物和许多植物在它们生命的大部分时间里都是二倍体，单倍体形式减少为单个细胞配子，例如精子或卵子。
尽管它们不使用单倍体/二倍体有性生殖方法，但细菌有许多获得新遗传信息的方法。一些细菌可以进行结合，将一小段环状DNA转移到另一个细菌中。细菌也可以吸收环境中发现的原始DNA片段并将它们整合到它们的基因组中，这种现象被称为转化。这些过程导致水平基因转移，在原本无关的生物体之间传递遗传信息的片段。