因素的影响。人体内有23对染色体，其中22对常染色体中，每一对性染色体都有一条来自父系，一条来自母系，两条染色体在传代过程中对应的部分会发生交换，从而造成混血的效应，就是遗传学上说的重组。另一对性染色体包括X染色体和Y染色体。在女性体内，X染色体也是成对的，分别来自父母双方，所以也不能避免混血的影响。而在男性体内，却只有一条来自母亲的X染色体和一条来自父亲的Y染色体。当一名男子有了儿子，他的X染色体不会传给儿子，只有Y染色体会传给儿子。所以人体性染色体的遗传方式决定了Y染色体遵从严格的父系遗传（见图）。
人类Y染色体DNA大约包含6000万个碱基对，其中染色体两端的5％为拟常染色体区域，在传代过程中与X染色体相应区段会发生重组，而主干部分的95％为非重组区域，不与任何染色体发生重组。所以，Y染色体主干部分的此特性，保证了子代能完整地继承父代的Y染色体主干而不受混血影响，保证了Y染色体主干的严格父系遗传。
所以，当姓氏已经无法作为追寻祖先的可靠标记的时候，以现代的分子生物学技术为基础，研究Y染色体主干的类型分布，是直接追溯群体或者家族的父系起源的最佳方法，是验证祖先与后代的父系关联的唯一手段。实际上，在一段有较可信历史记录的时期内，整个家族的姓氏与父系遗传的关联是可以保证的，所以家族的姓氏往往与固定的Y染色体类型共同传递，紧密关联。
Y染色体在稳定中突变
在一代一代的父子相承的传递过程中，Y染色体也在慢慢地积累着变化。正是因为遗传突变的积累，使得人类父系遗传体系中，距离越远的个体的Y染色体差异也越大。Y染色体上的突变形成的个体差异主要有两大类，单核苷酸多态（SNP）和短串联重复（STR）。DNA分子由四种碱基（A、T、C、G）按照一定的顺序连接而成，SNP是仅仅一个位置上的碱基类型变化。Y染色体上的同一个SNP在人群中一般只有两种类型。STR则是在染色体的特定区段，由几个碱基组成一个单位重复出现，不同的Y染色体上的同一个STR位置往往有不同的重复拷贝数。SNP和STR由于突变性质和突变速度不同，在分析中有着不同用途。
要确立父系遗传体系，最重要的前提是祖先的突变可以稳定地保留在后代的Y染色体上。SNP突变因为突变速率极低，可以做到在后代中永久地保留，后代只能在祖先的突变基础上积累新的突变，而不会丢失祖先的突变特征。通过比较人类与黑猩猩的Y染色体差异，以及大家系中的Y染色体的差异程度，Y染色体上的SNP突变的速率被计算了出来。每出生一个男子，一个染色体位置上发生SNP突变的概率大约为3000万分之一。
实际上由于Y常染区的保守性，以及人类历史上大量男子都没有男性后代保留至今的事实，实际的群体中突变率应该低几个数量级。而我们通常研究的是Y染色体非重组区大约3000万个碱基对的常染色质区，按照每个碱基对3000万分之一的突变率，这个区段内每个男子平均都会有一个新的突变。这个新的突变随机地出现在Y常染区的任意一个点上，如果这个突变了的点上再发生一次突变，那么这个突变就在后代中丢失了，我们就无法通过后代确定祖先的Y染色体突变谱。但是突变点上重复发生一次突变的概率，按照概率计算方法就是3000万分之一的平方，也就是900万亿分之一，相对于人类自古以来的人口，这个概率就近似于零。所以我们可以说，祖先的Y染色体上出现的SNP突变特征在后代中肯定能够找到，而后代只能在祖先Y染色体突变谱的基础上增加新的突变。
由多个SNP突变构成的一种突变谱被称为一种单倍型。单倍型有祖先型和后代型之分。祖先型与所有后代型合称为一个单倍群。一个家族的所有Y染色体理论上都属于一个单倍群，因为其中所有的男性都应该来自同一个祖先。
单倍群的概念可大可小。大而言之，全世界的Y染色体都属于一种单倍群，都来自20多万年前的一个东非晚期智人男子。进而，全世界又可以分为20种主干单倍群，编号从A到T。最古老的A和B单倍群都没有走出非洲，C和D单倍群最早来到了澳洲和亚洲，E单倍群来到了亚洲又回到非洲，F单倍群衍生出G、H、I、J等单倍群在西方形成欧罗巴人种，衍生出K单倍群并形成N、O、P、Q等单倍群在东方形成蒙古人种，其中O单倍群成为了中国人的主流，而Q单倍群成为美洲印第安人的主流。所以Y染色体的谱系构建出了全人类的一部大家谱。
利用Y染色体上稳定遗传的SNP，我们可以构建出个体或家族之间明确的遗传渊源。而且，既然SNP有稳定的突变速率，当我们统计出不同人的Y染色体之间的突变差异数，将差异数除以速率，经过换算就可以估算两条Y染色体之间的分化时间。
但是，由于SNP的突变速率实在太低，个体之间的突变差异散布在Y染色体的各处，只能使用Y染色体全测序来