发育与遗传是个体发育过程的两个方面，受精卵通过卵裂产生的早期胚胎中的细胞基因结构相同，仅因基因活动在时间空间上的调节控制，使细胞在一定的时间、一定的部位分化，最终发育为由各种类型细胞构成的、与亲体相似的新个体。发育的过程受遗传控制，遗传特性要通过发育展现，没有遗传便没有发育，没有发育也无所谓遗传。
通常我们所说的“发育”指的是人在青春时期个体由儿童向成年人过渡的时期。此时，人们把青春期与儿童期加以区分，区分的界限是性的成熟。对于男性来说，性成熟的标志是射精；女性是月经初潮，即第一次来月经。以性成熟为核心的生理方面的发展，使少年具有了与儿童明显不同的社会、心理特征。个体在儿童期依赖成人，成人约束并决定儿童生活和活动的主要内容和方面；儿童对自己的行为不承担责任。随着年龄的增长、生活范围和活动内容逐渐复杂化，使少年具有了与儿童不同的特点。他们逐渐有了一定的特定意向和责任感并自己决定某些活动如何进行。对自己的行为，尤其是部分犯罪行为要负一定的刑事责任。但少年也不同于成人。他们虽有一定的独立性，但还没有完全独立；在许多方面，尤其是在物质生活方面还要依赖父母；他们还没有成为完全责任能力人，并不是对自己的所有行为都要负刑事责任。由此可见，这种介于儿童和成人的过渡阶段的地位，使得少年成为社会学上所说的“边缘人”，他们地位的不确定性和社会向他们所提出的要求的不确定性，使他们产生了许多特殊的心理卫生问题。
研究表明，在人的一生中，身体生长迅速、各部分的比例产生显著变化的阶段有两个：一个是在产前期与出生后的最初半年，另一个则是青春期。青春期的快速生长发育，被称之为青春期急速成长现象。事实上，这种现象开始于性成熟之前或与性成熟同时开始，终止于性成熟后的半年到一年。男性的急速成长从10.5～14.5岁开始，在14.5～15.5岁左右达到顶峰期，以后逐渐减慢，到18岁左右时身高便达到充分发育水平，体重、肌肉力量、肩宽、骨盆宽等也都得到增加，与此同时性机能和第二性征也发育成熟。如女性在月经及第二性征这些外部变化的同时生殖器官也逐渐成熟，外阴开始出现了阴毛，阴道内分泌物开始增多，子宫发育变大，卵巢皮质中的卵泡开始有了不同阶段的发育变化。一切都表明女性已开始向性成熟期过渡。随着她们的成熟，她们的遗传特性也在慢慢显露出来。其中在体能方面的表现比较明显。同时，发育在其他生物中也在不停地进行着。
近年来，分子遗传学的研究已经在不断揭示：人类的很多能力与遗传因素相关，如肌肉力量、耐力、肌肉动作能力、平衡力、神经肌肉动作技巧和协调性、柔韧性、有氧运动能力、无氧运动能力、训练应答，以及疲劳恢复等都有重要的生物学背景。在过去的几十年中，研究人员通过对孪生子分析、过继亲属分析、同胞兄妹分析、父子母子分析等，对健康和体能表型的遗传率作了大量的分析，从而确切地认识到遗传对人类健康和体能有着重要影响。简言之，在环境条件大致相同的情况下，不同个体在健康、体能、领悟力以及训练应答存在着明显差异性。
因此，为了弄清楚这方面的疑问，我们在本章将讨论在一定环境因素下，遗传因素与人类体能各性状的相关性以及其在各性状表现方面的大小，并对体能相关的基因作详细概述。
人类的体能与遗传因素是否相关，这是长期以来人们普遍关注而且讳忌的一个问题。环境对体能有重要作用，但在现实生活中发现，在同等环境下，人的体能是有差异的。黑人运动员持久的耐力与超常的爆发力，并不是其他肤色的运动员都具备的；日本冲绳地区的海女在无防护条件下深水作业的能力，也并不是其他地区的女性都具有的。由此，人们不能不关注并且对此进行探究，体能与遗传的关系。事实上，生命科学的研究正在不断揭示，人类的很多能力或者也可以说成天资，都与自身的遗传因素有关系。近年来，很多研究都充分表明，在人类的体能特征方面，或多或少地表现出群体或个体间的差异，而且这种差异在孪生子或同胞兄妹的调查中得到进一步印证。目前，这方面的研究正在深化，而且越来越引起更多科学家的关注。
人类的健康和体能由遗传和环境共同决定。关于个体间相似和差异原因的讨论也持续了几个世纪。如果仅从体能表型方面来讨论遗传因素或是环境因素哪一个更重要，是不会有结果的。要知道遗传与环境是不可分割的两个方面，一方不可能脱离另一方而单独存在，两方面有本质的内在的联系。反之，在遗传学研究中，如果没有对环境作出某些假设，也很难充分理解性状的遗传基础。在过去的几十年中，研究人员通过对孪生子分析、过继亲属分析、同胞兄妹分析、父子母子分析等，对健康和体能表型的遗传率作了大量的分析，从而确切认识到遗传对人类的健康和体能有着重要影响。简言之，在环境条件大致相同的情况下，不同个体在健康、体能、领悟力以及可训练性方面存在明显差异性。
在环境因素基本相同的情况下，个体间存在较大的差异，而且仅凭环境因素是无法解释这种差异的。由此可见，遗传因素对体能的差异有重要贡献。到目前为止，对体能的遗传贡献的研究虽然已经有了相当的积累，但由于其中大多研究仅限于对孪生子、同胞兄妹和双亲子女之间对比性的遗传学分型，因此很难排除共享环境背景的干扰，从而所确定的遗传贡献率并不一定符合客观状况。反之，应用不同的多变量模型来评估遗传和环境作用的大群体的综合研究并不多见。尽管已经有大量的关于特定基因或遗传座对体能影响的报道，但是这些基因或遗传座的作用尚不明确。此外，某些测试体能表型的方法并不一定适用于所有人群，例如冲刺、跳远和耐力跑就不适于测定老年对象的表型，所以在研究中不同表型研究对象可能是不同年龄段或不同类型的人群，这也造成了研究之间结果对比及综合的困难。
既然我们是讨论体能与遗传，那么肌肉的耐力应该是最典型的例子。我们也许会发现这样的现象，有的人的肉长的很松软，并且不能长时间承受外力；而有的人的肉天生就中比较结实，抗外力也比较强。为什么会出现这种现象呢？和遗传有关系吗？
1.肌肉的耐力与遗传
我们知道，力气是肌肉力量的表现，是个体对抗外部抗力的能力。肌肉耐力是指发挥力量持续时间长短的能力。据有关研究分析，从儿童到青年的孪生子和同胞兄妹相关性及对遗传率的评估。评估的遗传率不同研究的力量试验中存在差异，通常男孩高于女孩，孪生子高于同胞兄妹。在特定肌肉群的力量、几个肌肉群加合的力量及每个单位体重的力量诸方面，遗传率的估计趋于一致。女性之中相对较低的遗传率表明，环境差异对肌肉力量和耐力也具有重要作用。研究人员在波兰大的群体中进行了父母——子女的肌肉力量相关性研究，所得的结果表明，父母子女的相关性并不完全一致，相关系数变动范围为——0.24～0.62.在肌肉力量方面，同胞兄妹之间的相似性是最为显著的，但相像的程度并未定量；父母——子女的相似性也是显著的，并且没有年龄效应，女性与父母的相像程度比男性更高。
然而，在非遗传的个体间（例如：过继）显著的相关性表明，环境因素和生活在一起的家庭成员共享的生活方式，可能对家庭成员的相似性有一定贡献。配偶之间的力量相关系数变化范围从0.01～0.30，虽然较低，但也说明共有的生活方式对力量和耐力同样存在着影响。
2.肌肉的动作能力与遗传
在3～42岁之间的孪生子和同胞兄妹研究中，动作能力的估计遗传率变动范围从0.14～0.91.两性之间遗传率的差异不如肌肉力量和耐力那样大。对波兰城郊一群体进行的父母与子女在立定跳远方面相关性研究表明，相关系数变化范围为0.17～0.54.中年父母与子女的相关性高于其他年龄段的父母与子女之间的相关性。儿子更像他们的父亲（0.46），女儿更像她们的母亲（0.48）。另外，立定跳远表现出明显的配偶之间的相关性（0.35）。一项有趣的父母与子女的动作能力相似性的研究，是比较24个大学生当前与其父亲34年前大学时代的动作能力，父亲与儿子助跑、跳远能力相关系数为0.86，100米冲刺为0.59，这充分说明遗传因素在肌肉的动作能力方面的作用。
3.平衡性与遗传
平衡性是一种技巧，它需要粗和细两种肌肉群动作控制的结合来维持静态和动态的稳定性。8～18年龄段孪生子在各种平衡实验研究中遗传率评估值为0.27～0.86.动态平衡的遗传率低于静态平衡的遗传率。父母与子女之间的平衡率相关系数相当低。由已得到的研究结果可以发现，遗传和家庭对不同平衡试验的贡献率存在较大差异，但总体上遗传率较低。配偶之间在某些平衡试验中无相关性（——0.05），但是也有一些测试认为表现出某种程度的相关性（0.25）。在个体发育阶段的环境因素可能对平衡性有着更加重要的作用。
4.神经肌肉动作技巧与遗传
这一表现型所包含的动作项目是不均一的，某些项目需要快速爬升动作，而另外一些则需要额外的精细动作控制，也就是说它们需要动作的精确性，能常也需要一定的速度。作为一组，可以总称为神经肌肉动作。反应与肌肉动作，例如空间感知能力，反应速度及其他的一些特征对于技巧的表现是十分重要的。已有的孪生子的臂部动作数据显示，女性孪生子除了在臂部速度和精确度动作之外，其他臂部动作遗传率均较男性孪生子稍低。中学生孪生子在习惯用手精细肌肉动作技巧研究中，估计遗传率为0.37～0.71，相应的非习惯用手估计遗传率变化范围更大为0.05～0.71，而且对于大多数项目其值较低。兄弟姐妹在手的灵活性方面也表现出相似性，其相关系数变化范围0.23～0.44.反应时间具有个体特征，通常在某些肌肉动作表现方面是一个重要因素。小学生孪生子对轻微刺激的反应时间的研究结果产生差异非常大的遗传率估值，0.22和0.55.而在另一对16岁孪生子的外周神经传导速度试验中却得到0.77的高遗传率。在波兰两个人群中，对父母——子女几项神经肌肉动作的相关性研究，所得结果变化范围非常大，城区人群——0.10～ 0.75，城郊人群——0.01～ 0.41.在神经——肌肉动作中的个体差异，如空间感知能力、领悟力、方向感等具有显著的遗传特征。不过，遗传因素对技巧表现的作用需要作进一步的研究。
5.柔韧性与遗传
关于关节柔韧性方面的数据并不多，11～15岁男性孪生子群体腰部柔韧性遗传率估值为0.69，而12～17岁男女孪生子的混合样品躯干、臀部和肩膀的遗传率估计值分别为0.84、0.70、0.91.兄弟姐妹和父母——子女的腰部柔韧性的遗传率在人群中分别为0.43和0.29.在加拿大人群中，分别为0.36和0.26.虽然数据有限，但以上结果在某种程度上表明遗传因素对柔韧性的影响比肌肉动作和肌肉力量的影响大。
以上是关于人的几个方面的体能和遗传的关系，那么，其他生物的发育与遗传的关系是否和人类相似呢？