Solitamente i geni sono presenti in più di una forma alternativa (alleli), che possono o meno determinare la variabilità fenotipica. Se gli alleli sono presenti con una frequenza superiore all’1% nella popolazione vengono denominati polimorfismi. Per analizzare la struttura genetica delle popolazioni umane si fa uso di polimorfismi cosiddetti “neutri”, le cui frequenze non risentono dell’influsso della selezione naturale e riflettono quindi in modo più puntuale la storia evolutiva e  demografica delle popolazioni. Per poter studiare le popolazioni umane è necessario usare un certo numero di polimorfismi localizzati in cromosomi diversi. Un’informatività elevata si ottiene anche quando vengono usati più siti polimorfici localizzati in regioni contigue del genoma umano (aplotipi). Non tutti i geni sono polimorfici: esistono infatti dei geni che possiedono diversi alleli in certe popolazioni, ma non in altre e in questo caso vengono detti monomorfici. Ad esempio, una classe di polimorfismi con due alleli, le “inserzioni Alu”, sono monomorfici in alcune popolazioni umane ma non in altre.

L’Homo sapiens sapiens ha avuto origine in Africa circa 150.000 anni fa: dall’Africa sarebbe migrato poi negli altri continenti dando origine ai gruppi umani attuali. Durante questa migrazione, le popolazioni si sarebbero diversificate tra di loro, assumendo alcune differenti caratteristiche genetiche. Una parte delle varianti geniche in certe popolazioni si sarebbero perse sia per effetto della selezione naturale sia per fenomeni casuali (effetto noto come deriva genetica), come è accaduto, ad esempio, in alcune popolazioni amerindiane nelle quali non sono più presenti gli alleli A e B del sistema ABO. Nello stesso modo, nel percorso evolutivo delle popolazioni umane, sono comparse nuove varianti che sono rimaste a volte confinate in un ristretto numero di popolazioni, ad esempio le varianti dell’emoglobina, della talassemia e del favismo.

Pertanto è improbabile che tutte le popolazioni abbiano in comune nel patrimonio genetico uno stesso allele per un determinato gene polimorfico; mentre se il gene è monomorfico allora potrebbe essere probabile che tutte le popolazioni abbiano lo stesso allele. Tuttavia, essendo il concetto di polimorfismo puramente statistico, potrebbe verificarsi che un secondo allele di un gene considerato monomorfico sia presente in alcune popolazioni senza raggiungere la frequenza dell’1% (ad esempio: il gene dell’enzima NADH diaforasi, DIA1, che presenta due alleli uno dei quali, nella stragrande maggioranza delle popolazioni studiate, è sotto la soglia dell’1%).

Le differenze tra le popolazioni umane non sono legate solo alle diverse frequenze dei diversi geni; possiamo dire che la variabilità all’interno della nostra specie trova la sua spiegazione in numerosi fattori (genetici, culturali ed ambientali) interagenti fra di loro che ne determinano le caratteristiche.