在亲子鉴定中线粒体DNA鉴定被用于母系亲缘鉴定。其主要是线粒体DNA只在母系中遗传，同时线粒体DNA稳定性比较高，广泛应用于考古研究......
除法医学外，线粒体DNA多态性在其他学科中也进行了广泛地研究，如医学家把许多疾病和mtDNA突变联系一起。生物进化化学家分析人类mtDNA序列相对于其他物种的变异，旨在确定他们之间的亲缘关系。人类分子生物学家通过对全球不同的群体mtDNA序列差异的研究，来解释困扰人类已久的人类起源和迁徙的问题。过去的一二十年间，在这个领域已经发表了成百上千的论著。现在，遗传系谱学者正试图用mtDNA和Y染色体遗传标记来追溯那些鲜有记载的祖先们。
mtDNA的中性突变在研究人类的起源和进化上有着十分重要的作用。研究表明，在地理上隔离的人群众中mtDNA的变异程度很高，其中大部分属于中性突变，即第三位密码子的碱基替换和非编码区的突变。
mtDNA的变异与人群的伦理及地理起源之间的相关性最初是由对欧洲、北美洲、亚洲和非洲的人种样品的Hpa {C}I{C}的RFLP分析提出的。分析表明，四片段的非洲型-{C}III{C}型存在于超过95%的Kung Bushmen 俾格曼部落和75%的Bantus 部落中，而在欧洲和亚洲人群样品中却未发现；三片段的欧洲型-{C}II{C}型几乎存在于100%的欧洲人群和大部分的亚洲人群众；两片段亚洲型-{C}I{C}型则在亚洲人群众存在频率变异较大，中国人群中的存在比例很少而到越南就上升到30%。线粒体的母系遗传特性再加上上述核苷酸的持续改变造成的H位点的丢失表明，所有的新突变都随着女性人群从非洲地区的迁出而通过发散性的母系家系所固定，并扩散到各大洲。
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