所有生命都依赖于DNA 基因组（genome）存储遗传信息，因此我们的重点是基因组在进化过程中如何变化。
在储存和复制遗传信息时，会发生随机事故和错误，从而改变核苷酸序列，即产生突变（mutation）。
因此，当一个细胞分裂时，其两个子细胞的基因组往往不完全相同，也可能与母细胞的基因组略有差异。
有益突变倾向于被保留，因为改变后的细胞存活和繁殖的概率增加。
中性突变可能被保留也可能被淘汰：在有限资源的竞争中，成功与否主要是概率问题。
而导致严重损害的突变则不会被传承：受损细胞死亡，无法留下后代。
通过无休止的错误-试验循环——突变与自然选择（natural selection），生物不断进化：它们的遗传信息发生变化，有时赋予生物更有效地利用环境、在竞争中生存及成功繁殖的能力。
在进化过程中，基因组的不同部分变化的速度各不相同：
经过 35 亿年或更长时间的进化历史，许多 DNA 序列已发生巨大变化，但最高度保守的基因在所有生物中仍可被辨认。
这些保守基因是我们追溯最远亲缘关系的生命树（tree of life）中生物家族关系时必须研究的基因。
例如核糖体 RNA（ribosomal RNA）基因。由于蛋白质的生成对所有生物细胞至关重要，核糖体的这一组成部分自所有生物的最后普遍共同祖先以来高度保守。
图 《Molecular Biology of the Cell》7E Figure 1–17 展示了来自古菌（Methanococcus jannaschii）、细菌（Escherichia coli）和真核生物（Homo sapiens）的编码核糖体中两个主要 rRNA 分子中较小分子的基因片段。（完整分子长度约为 1500–1900 个核苷酸，因物种而异。）红色垂直线表示三个物种中核苷酸完全相同的位置；为便于观察，人类序列在比对底部重复，使得可以清楚看到三种两两比较的情况；黑点位于 E. coli 序列中点位置，表示该处核苷酸在进化过程中被细菌谱系删除或在另外两个谱系中被插入。
基因组的大部分区域则在进化过程中多样化程度更大。
当我们比较生命的三大领域时，可以开始识别：
要解释这些现象，我们需要考虑新基因如何产生，以及更广泛地，基因组如何进化。
