Тело живого существа состоит из органов (печень, ноги, глаза и т. д.).
Органы состоят из тканей: кости, мышцы, нервы. Ткани состоят из клеток. Клетки содержат ядра. Ядра содержат хромосомы. Хромосомы несут гены. Мутации — это изменения в хромосомах и генах.
Клетку и ядро можно увидеть в микроскоп, но хромосомы видны не всегда. Они становятся видимыми только на некоторых стадиях жизни клетки, а именно, когда клетка делится и образует две дочерние клетки. В это время хромосомы представляют собой палочковидные или точкообразные структуры, окрашивающиеся на тонких срезах тканей определенными красителями легче, чем остальные части клетки. Гены слишком малы, чтобы их можно было увидеть даже в очень мощный микроскоп, но об их существовании можно судить на основании скрещиваний, так же как о существовании атомов можно судить на основании химических опытов. Гены расположены линейно вдоль хромосом. У некоторых, особенно больших, хромосом можно заметить, что они состоят из более мелких частей, так что они имеют вид как бы нитки бус или ленты с поперечными полосами. Эти бусинки и полосы слишком велики, чтобы представлять собой сами гены, но они отмечают положение генов в хромосомах.
Для каждого вида характерно определенное число хромосом в ядре. Человек имеет 46, мышь 40, конские бобы 12, кукуруза 20 хромосом. Каждая хромосома несет сотни или тысячи генов. Было вычислено, что хромосомы клетки человека несут не менее 40 000 генов, а быть может, и в два раза больше. Это громадное число, но оно не кажется таким уж большим, если представить себе, что гены ответственны за все, что является у нас врожденным и наследственным Гены определяют, принадлежим ли мы к группе крови А или 0, родились ли с нормальным зрением или страдаем одним из многих типов наследственной слепоты, имеем ли мы карие, светло-карие или голубые глаза, толстеем ли мы при обильном питании или остаемся худыми, превращает ли нас музыкальное образование в виртуозов или мы продолжаем оставаться неспособными отличить один звук от другого, и так с тысячами других особенностей, которые все вместе составляют наше физическое и психическое существо.
Перед делением клетки каждая хромосома всегда образует свою точную копию, несущую те же гены, расположенные в том же порядке. В итоге, когда из одной клетки возникают две, старые хромосомы отделяются от вновь образовавшихся их двойников и обе дочерние клетки получают совершенно одинаковые число и тип хромосом и генов.
Человеческое тело развивается из одной клетки — оплодотворенной яйцеклетки, содержащей 46 хромосом. Яйцеклетка делится и образует две клетки, которые вновь делятся, образуя четыре клетки, и т. д. до тех пор, пока не образуется все тело с его миллиардами клеток. Перед каждым клеточным делением хромосомы и гены удваиваются. Таким образом, каждая клетка всегда содержит те же 46 хромосом, несущих те же гены.
Процесс, при помощи которого происходит удвоение хромосом и генов, чрезвычайно точен. Он приводит к появлению миллионов и миллиардов клеток с совершенно одинаковыми генами. Однако иногда, быть может один раз на миллион, что-то в этом процессе нарушается. Какой-нибудь ген претерпевает химическое изменение, или новый ген оказывается не абсолютно подобным старому, или же изменяется порядок генов в хромосоме. Этот процесс изменения в гене или хромосоме называется мутацией. Ее результат, т. е. сам измененный ген или хромосому, также часто именуют мутацией, однако для того чтобы избежать путаницы, лучше говорить о мутировавшем гене или перестроенной хромосоме, а термин «мутация» сохранить для вызвавшего их появление процесса. Индивид, проявляющий действие мутировавшего гена или перестроенной хромосомы, носит название мутанта.
Когда хромосома, в которой произошла мутация, удваивается при подготовке к следующему делению, она так же точно воспроизводит копию мутировавшего гена или нового порядка генов, как и неизменных участков. Таким путем мутировавший ген наследуется и воспроизводится совершенно аналогично тому, как наследуется исходный ген, из которого он произошел. Огромное разнообразие генов, имеющихся у каждого существующего вида организмов, есть результат мутаций, многие из которых произошли миллионы лет назад.