世代相傳的粒線體DNA其實變化不大，子女的粒線體DNA只遺傳自母親，而不會來自父親。

粒線體DNA可能發生突變，但是機率極低，每傳100代還發生不到一次。也就是說，我們很可能和10幾代前的女性直系祖先具有相同的粒線體DNA。所以，即使經過了很長的一段時間，這種共有的遺傳特徵仍可用來連結人和人之間的關係。舉例而言，假如有一種特殊形式的粒線體DNA主要出現在非洲，那麼我們就能推斷，位於地球其他地方也擁有相同粒線體DNA的某個人，他的女性直系祖先來自非洲。

與大多數DNA不同的是，粒線體DNA並不在染色體內，也不在細胞核（由膜包圍所有染色體的構造）中。粒線體是存在於所有動、植物細胞質內的小型囊狀構造，負責產生細胞活動所需的能量。每個粒線體都有自己的DNA，能夠自行合成蛋白質。

在人類開始遷徙至世界各地之前，粒線體DNA的罕見變化，使得各個大陸存在著獨特的粒線體DNA形式。因此，科學家可以根據粒線體DNA上某一段最常發生突變的區域（HvrⅠ變異區），歸納出它們源自於哪個大陸。經由HvrⅠ變異區的分析，科學家可記錄一代代母傳女的過程當中，粒線體DNA發生過的所有突變，而這些累積的突變，就是研究各大陸特殊粒線體DNA的基礎。

在各大陸當中，也存在地區性的粒線體DNA差異。因為後代可能定居在女性直系祖先的附近，源自於她的粒線體DNA突變，就會局限在她住所附近的地區。當人搬到別的地方居住的時候，體內的粒線體DNA當然就會跟著移動。比如說，非洲撒哈拉沙漠以南的居民進行了長時間的大範圍遷移，最近的研究便發現，這使得在非洲地區的不同國家，所有非洲人的粒線體DNA，大約有一半是相同的。

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