Jak mitochondriální DNA (mtDNA) a Y chromozomu byly široce používány molekulární paleoantropologové v pokusech rekonstruovat lidskou linií. Oba jsou zděděny haploidním způsobem: mtDNA přes ženu a Y přes muže. Pro mtDNA, maternální dědičnost je zajištěna druhově specifický mechanismus proteolýzy spermií midpiece v časné embryogeneze, na základě ubikvitinace mitochondrií během spermiogenesis. Předpokládá se, že oba genomy postrádají rekombinaci, a proto jsou náchylné k vysoké míře neutrální mutace. U lidského chromozomu Y je nyní jasné, že došlo k výběru genů kontrolujících spermatogenezi, což má za následek diferenciální dlouhodobý reprodukční úspěch. To je potvrzeno ze studií genealogií a loveckých společností, ačkoli jim chybí přísnost poskytovaná moderními molekulárními markery dědičnosti. Výběr je komplikován koncentrací genů kontrolujících sekundární sexuální charakteristiky na chromozomu X. Podobně mtDNA ovlivňuje bioenergetiku gametogeneze a vývoje embryí, stejně jako dlouhověkost, nemoci a proces stárnutí. Jak chromozom Y, tak mitochondriální haplotypy vykazují významné asociace se vzory mužské neplodnosti, které by mohly narušit jejich použití pro fylogenetickou rekonstrukci. Molekulární analýza mtDNA je navíc komplikována přítomností četných jaderných mitochondriálních pseudogenů (Numts), které mohou být chybně amplifikovány molekulárními technikami, jako je PCR. Tento přehled zkoumá některé z těchto složitých interakcí a naznačuje, že některé spornější problémy v porozumění evoluci člověka mohou být vyřešeny zvážením biologie těchto genetických markerů.