Ogni gene nel nostro organismo è presente in due forme alternative (chiamati alleli). Un’eccezione a questa regola è rappresentata dal gene che codifica per i gruppi sanguigni AB0 rappresentando un caso di allelìa multipla. La presenza di alleli multipli fu scoperto agli inizi del novecento dagli studi effettuati da Karl Landsteiner, che mise brillantemente in evidenza l’incompatibilità dei vari gruppi sanguigni tra loro. Nel sistema AB0 si riscontrano quattro gruppi sanguigni: 0, A, B, AB. I sei genotipi, che determinano i quattro fenotipi, rappresentano le diverse combinazioni di tre alleli: IA, IB, e i. Le persone omozigoti per l’allele recessivo i sono di gruppo sanguigno 0. Sia IA sia IB sono dominanti su i. Saranno perciò di gruppo sanguigno A sia gli IA/IA sia gli IA/i e saranno di gruppo sanguigno B sia gli IB/IB sia gli IB/i. Gli individui eterozigoti IA/IB sono di gruppo sanguigno AB, vale a dire, manifestano entrambi i gruppi sanguigni A e B contemporaneamente. La genetica di questo sistema segue i principi fondamentali di Mendel. Un individuo di gruppo sanguigno 0, ad esempio, deve avere genotipo i/i. I genitori di questa persona potrebbero essere entrambi 0 (i/i x i/i), o entrambi A (IA/i x IA/i, da cui è atteso ¼ di progenie i/i) o entrambi B (IB/i x IB/i) o uno A e l’altro B (IA/i x IB/i).               

La tipizzazione sanguigna (cioè la determinazione del gruppo sanguigno di un individuo) e l’analisi dell’ereditarietà dei gruppi vengono usate a volte nei casi di controversa paternità o nei casi di scambio di neonati in ospedale. In tali casi, i dati genetici non possono provare l’identità del genitore. L’analisi genetica sulla base del gruppo sanguigno può solo essere usata per dimostrare che un individuo non è il genitore di un dato bambino: ad esempio, un bambino di fenotipo AB non potrebbe essere il figlio di un genitore di gruppo 0. Nell’effettuare trasfusioni di sangue bisogna combinare attentamente i gruppi sanguigni dei donatori e dei riceventi, dato che gli alleli che determinano il gruppo sanguigno specificano delle molecole, chiamate antigeni cellulari, che si trovano attaccati alla superficie esterna dei globuli rossi. Un antigene è qualsiasi molecola che riconosciuta estranea da un individuo stimola la produzione di specifiche molecole proteiche chiamate anticorpi, che si legano all’antigene. Un determinato individuo possiede sulle cellule e tessuti un gran numero di antigeni, molti dei quali sono estranei per un altro individuo; è necessaria quindi un’attenzione al gruppo sanguigno nelle trasfusioni e al tipo di tessuto nei trapianti d’organo. D’altra parte, gli antigeni non vengono generalmente riconosciuti come estranei dall’individuo che li esprime (le malattie autoimmuni sono un’eccezione). Gli antigeni correlati ai gruppi sanguigni sono tra i più potenti dei numerosi antigeni posseduti dal nostro organismo. La loro estrema sensibilità è tale da garantire un sistema d’allarme efficiente e vigile. Infatti, quando le nostre difese immunitarie entrano in contatto con l’antigene di un batterio, per prima cosa si consultano con l’antigene che determina il gruppo sanguigno per sapere se l’intruso è un amico o un nemico. 
Il nome di ogni gruppo sanguigno dipende dalla presenza di un antigene specifico: antigene A per il gruppo sanguigno A, antigene B per il gruppo sanguigno B, antigene A e B per il gruppo sanguigno AB, nessun antigene per il gruppo 0. Per comprendere meglio la natura di questi antigeni, li possiamo immaginare come antenne che sporgono all’esterno dalla superficie delle cellule. Queste antenne sono costituite da due parti: lo stelo che serve come supporto, e l’estremità che funge da ricevente e trasmittente. Il supporto è costituito da una serie di molecole di uno zucchero chiamato fucosio. Il gruppo sanguigno di tipo 0 non avendo antigeni possiede solo lo stelo, cioè le catene di fucosio; nel gruppo sanguigno di tipo A al supporto di fucosio troviamo unito un altro zucchero chiamato N-acetil-galattosammina; nel gruppo sanguigno di tipo B al supporto di fucosio troviamo unito un altro zucchero chiamato D-galattosio; nel gruppo sanguigno di tipo AB al supporto di fucosio sono uniti sia la N-acetil-galattosammina sia il D-galattosio. Quando l’antigene che determina il vostro gruppo sanguigno si accorge che un antigene estraneo è penetrato nell’organismo, per prima cosa stimola la produzione di anticorpi, in grado di contrastare l’intruso. Gli anticorpi, prodotti da cellule specializzate del sistema immunitario, hanno il compito di attaccarsi all’antigene estraneo, bloccarlo e favorirne la distruzione. Le cellule del sistema immunitario producono una varietà infinita di anticorpi, ciascuno diretto contro un nemico ben definito. Questi ultimi, da parte loro, cercano in tutti i modi di sfuggire ai “radar” del sistema immunitario, e nel tentativo di rendersi invisibili possono addirittura cambiare i propri antigeni, cercando di mimetizzarli per renderli più accettabili da parte dell’organismo. Ma il nostro sistema difensivo, vigile ed efficiente, è in grado di fronteggiare la situazione elaborando nuovi tipi di anticorpi. Prendiamo, per esempio, un virus o un batterio: una volta penetrato nell’organismo esso, grazie alla sua struttura antigenica diversa, mette in moto il sistema immunitario che produce anticorpi specifici. Questi ultimi, si precipitano come missili verso gli antigeni estranei che sporgono all’esterno del corpo del microrganismo, attaccandosi. Si innesca così una reazione chiamata agglutinazione, grazie alla quale i microrganismi si attaccano gli uni agli altri formando piccoli ammassi che tendono a precipitare. Tutto questo processo rende più facile la loro eliminazione. Questo meccanismo di difesa antigene-anticorpo, messo in atto dal nostro sistema immunitario, ci consente di comprendere meglio ciò che accade quando soggetti appartenenti a gruppi differenti ricevono il sangue.
I soggetti con sangue di gruppo A hanno anticorpi anti-B. Essi, pertanto, rigettano il sangue di gruppo B. I soggetti con sangue di gruppo B hanno anticorpi anti-A. Essi, pertanto, rigettano il sangue di gruppo A. Le persone di gruppo A e di gruppo B non possono quindi scambiarsi il sangue. I soggetti con sangue di gruppo AB non hanno né anticorpi anti-A, né anticorpi anti-B. Essi possono ricevere il sangue da tutti e vengono per questo chiamati accettori universali. Però, visto che i loro globuli rossi hanno l’antigene A e B, non possono donare sangue ai soggetti appartenenti ad altri gruppi sanguigni, eccetto che ad altre persone di gruppo AB. I soggetti con sangue di gruppo 0 hanno anticorpi anti-A e anti-B. Essi, pertanto, rigettano il sangue di gruppo A, B e AB. Le persone di gruppo 0 non possono quindi ricevere il sangue da nessuno, eccetto che da altre persone di gruppo 0. Pertanto, non possedendo ne antigeni A ne antigeni B, possono donare il loro sangue a chiunque e per questo vengono chiamati donatori universali. Gli anticorpi diretti contro i gruppi sanguigni sono i più potenti del nostro sistema immunitario. La loro abilità nell’agglutinare i globuli rossi di gruppo diverso è così spiccata che il fenomeno può essere addirittura osservato ad occhio nudo mettendo a contatto due gocce di sangue incompatibile. La maggior parte degli altri anticorpi viene prodotta sotto l’influsso di particolari stimoli (come, per esempio, una vaccinazione oppure un’infezione). Gli anticorpi dei gruppi sanguigni, invece, vengono elaborati automaticamente. Spesso essi compaiono nel sangue al momento della nascita e raggiungono i livelli che manterranno anche nell’età adulta già verso i quattro mesi di vita.
Ma dove si trova il gene che codifica il gruppo sanguigno? Il gene del gruppo sanguigno AB0 è localizzato nella gamba q del cromosoma 9, intorno alla banda 34, e perciò il suo indirizzo viene indicato con la sigla 9q34. È in questa posizione che si trovano i tre alleli fondamentali del sistema del gruppo sanguigno AB0, che determinano l’appartenenza al gruppo 0, A, B o AB. I meccanismi attraverso cui si manifesta l’influenza del gruppo sanguigno vanno posti in relazione con l’effetto dei geni su altri geni, apparentemente scorrelati, situati nelle loro immediate vicinanze. Ciò spiega perchè il gruppo sanguigno può incidere su numerosi e svariati sistemi fisiologici, dagli enzimi digestivi alle sostanze neurochimiche. Alcuni dei rapporti tra il gene del gruppo sanguigno e altri geni che influenzano la salute e il benessere generale dell’individuo sono già noti: nel 1984 alcuni ricercatori presentarono prove, in un articolo apparso sulla rivista Genetic Epidemiology, della presenza in una genealogia famigliare di un gene importante per la predisposizione al cancro del seno posizionato nei pressi della banda q34 del cromosoma 9. Questo fatto pone in evidenza l’esistenza di una chiara connessione tra gruppo sanguigno e tumore del seno. Ma c’è molto di più. I ricercatori che operano in questo campo hanno scoperto che molte sostanze nutritive sono in grado di agglutinare le cellule di alcuni gruppi sanguigni (in un modo simile al rigetto), ma non di altri. Ciò significa che un alimento può, per esempio, risultare dannoso per le cellule di un soggetto di tipo A e benefico per le cellule di un soggetto di tipo B. Non a caso, molti degli antigeni presenti negli alimenti hanno caratteristiche simili all’antigene A o B. Questa scoperta ha rivelato l’esistenza di una correlazione scientifica tra gruppi sanguigni e alimentazione.
Molti nutrizionisti restano interdetti quando sentono affermare per la prima volta un legame tra il gruppo sanguigno e i meccanismi della digestione. In realtà non è l’antigene del gruppo sanguigno ad influenzare il livello di acidità dello stomaco, bensì il gene del gruppo sanguigno a influire su altri geni, apparentemente scorrelati, ma situati nelle immediate vicinanze, che hanno il potere di esercitare un’azione sull’acidità dei succhi gastrici. Questo fenomeno, detto associazione (linkage) dei geni, non è ancora stato completamente spiegato, pur essendo stato osservato con una certa frequenza.