L’origine della variabilità genetica è la mutazione. Come abbiamo visto nel ▶capitolo B4, una mutazione è qualsiasi cambiamento nel DNA di un organismo. Le mutazioni naturali possono avere cause diverse, ma hanno una caratteristica in comune: sono casuali rispetto ai bisogni adattativi dell’organismo. In genere le mutazioni sono dannose o ininfluenti per chi le porta ma, se le condizioni ambientali cambiano, i nuovi alleli possono rivelarsi vantaggiosi.

In natura le mutazioni si verificano con una frequenza molto bassa. Una mutazione per generazione per locus ogni mille zigoti è un tasso già molto alto; più comune è una mutazione ogni milione di zigoti. In ogni modo, si tratta di tassi sufficienti a creare una variabilità genetica considerevole, perché si applicano a moltissimi geni contemporaneamente e perché spesso le popolazioni sono composte da un gran numero di individui. Per esempio, se a ogni generazione si verificasse una mutazione puntiforme (inserzione, delezione o sostituzione di una singola base) con la probabilità di 10^–9 per coppia di basi, in ciascun gamete umano, il cui DNA contiene 3 x 10⁹ coppie di basi, avverrebbero in media tre nuove mutazioni puntiformi (3 x 10⁹ x 10^–9 = 3). Quindi ogni zigote sarebbe portatore, in media, di sei nuove mutazioni. A ogni generazione la popolazione umana, che oggi conta circa 6,5 miliardi di persone, acquisterebbe circa 40 miliardi di nuove mutazioni.

Se è vero che le mutazioni introducono nuovi alleli in una popolazione, è difficile che possano consentirne la diffusione. Almeno per gli eucarioti, questo è piuttosto l’esito dei fenomeni legati alla meiosi e alla riproduzione sessuata. Questi processi non generano di per sé nuovi alleli, ma favoriscono la ricombinazione (▶figura 11), vale a dire la formazione di nuove associazioni tra gli alleli esistenti. Per quanto possa sembrare sorprendente, questo «rimescolare le carte» è spesso più proficuo, in termini evolutivi, di quanto non sia la comparsa di nuovi alleli.