सिकल-सेल जीन उत्परिवर्तन, शायद विभिन्न भौगोलिक क्षेत्रों में अनायास उभरता है, जैसा कि प्रतिबंध अन्तःकेन्द्रक विश्लेषण द्वारा दर्शाया गया है। इन विभिन्न रूपों को कैमरून, सेनेगल, बेनिन, बंटू और सऊदी-एशियाई के रूप में जाना जाता है। 0 उनका नैदानिक महत्व इस तथ्य से उपजता है कि उनमें से कुछ उच्च HbF स्तर से जुड़े हैं, जैसे सेनेगल और सऊदी-एशियाई स्वरूप और उनमें हल्के रोग होते हैं।

उन लोगों में जो HgbS (सिकल निर्माता हीमोग्लोबिन के वाहक) के लिए विषय युग्मीय हैं, बहुलक प्रक्रिया की समस्याएं छोटी हैं, क्योंकि सामान्य एलील हीमोग्लोबिन का 50% से अधिक उत्पन्न करने में सक्षम है। उन लोगों में जो HgbS के लिए विषम युग्मीय हैं, HbS की लंबी श्रृंखला वाले पॉलिमर की उपस्थिति लाल रक्त कोशिका के आकार को बिगाड़ देती है और उसे चिकने डोनट आकार से बदल कर विकृत कांटेदार बना देता है जिससे वह केशिकाएं के अंदर टूटने के लिए नाजुक और संवेदनशील बन जाता है। वाहकों में लक्षण तभी होते हैं जब वे ऑक्सीजन से वंचित कर रहे हैं (उदाहरण के लिए पहाड़ी पर चढ़ाई करते समय) या गंभीर रूप से निर्जलित होने पर. सामान्य परिस्थितियों में, ये दर्दनाक संकट प्रति मरीज प्रति वर्ष 0.8 बार होते हैं। सिकल सेल रोग तब होता है जब सातवां अमीनो एसिड (यदि प्रारंभिक मेथियोनाइन को गिना जाता है), ग्लुटामिक एसिड को, वलाइन द्वारा इसकी संरचना और क्रियाओं को बदलने के लिए प्रतिस्थापित किया जाता है।

जीन दोष एक एकल न्युक्लियोटाइड का जाना पहचाना उत्परिवर्तन है (एकल-न्युक्लियोटाइड बहुरूपता - SNP देखें) β-ग्लोबिन जीन का (A टू T), जिसके परिणामस्वरूप ग्लूटामेट का स्थान 6 पर वलाइन द्वारा स्थानापन्न किया जाता है। इस उत्परिवर्तन के साथ रक्तकणरंजकद्रव्य S को HbS के रूप में संदर्भित किया जाता है, जो एक सामान्य वयस्क HbA के विपरीत है। आनुवंशिक विकार, एकल न्युक्लियोटाइड के उत्परिवर्तन के कारण होता है, एक GAG से GTG कोडोन में उत्परिवर्तन. सामान्य रूप से यह एक सौम्य उत्परिवर्तन है, जो ऑक्सीजन के सामान्य संकेन्द्रण की स्थिति में रक्तकणरंजकद्रव्य की द्वितीयक तृतीयक या चतुर्थक संरचना पर कोई स्पष्ट प्रभाव "नहीं" डालता है। निम्न ऑक्सीजन संकेन्द्रण की स्थिति में वह जिसकी अनुमति देता है, वह है खुद HbS का बहुलक निर्माण प्रक्रिया.. हीमोग्लोबिन का डीओक्सी रूप, ई और एफ हेलिस के बीच प्रोटीन पर एक हाइड्रोफोबिक पैच को उजागर करता है। हीमोग्लोबिन में बीटा श्रृंखला के 6 स्थिति में वलाइन के हाइड्रोफोबिक अवशेष, हाइड्रोफोबिक पैच के साथ संबद्ध करने में सक्षम होते हैं, जो हीमोग्लोबिन एस अणु को इकठ्ठा होने और रेशेदार अवक्षेप बनाने के लिए प्रेरित करते हैं। 

सिकल सेल रक्ताल्पता के लिए जिम्मेदार एलील, अलिंगसूत्र प्रतिसारी है और इसे गुणसूत्र 11 के लघु भुजा पर पाया जा सकता है। एक व्यक्ति जिसे माता और पिता, दोनों से दोषपूर्ण जीन प्राप्त हुआ है उसमें रोग विकसित होता है; एक व्यक्ति जिसे एक दोषपूर्ण और एक स्वस्थ एलील प्राप्त होता है वह स्वस्थ रहता है, लेकिन वह बीमारी को पारित कर सकता है और उसे वाहक के रूप में जाना जाता है। यदि दो माता-पिता जो वाहक हैं उनका एक बच्चा है, 4-में-1 संभावना होगी कि उनके बच्चे को यह रोग हो और 2-में-1 संभावना होगी कि उनका बच्चा सिर्फ एक वाहक हो. चूंकि यह जीन अपूर्ण रूप से अतिसारी है, वाहक, हंसिया वाले कुछ ही लाल रक्त कोशिकाओं का निर्माण कर सकते हैं, जो लक्षण पैदा करने के लिए पर्याप्त नहीं होंगे, लेकिन मलेरिया के लिए प्रतिरोध देने के लिए पर्याप्त होते हैं। इस वजह से, विषम युग्मज में, दोनों सम युग्मज की तुलना में उच्च फिटनेस होगी. यह विषम युग्मज लाभ के रूप में जाना जाता है। 
कारण विषम युग्मज लाभ के अनुकूल करने के लिए, बीमारी अभी भी प्रचलित है, लोगों के बीच में विशेष रूप से मध्य पूर्व और भूमध्य, भारत अफ्रीका के साथ हाल ही के रूप में वंश में मलेरिया ज़खमी क्षेत्रों, ऐसी. मलेरिया था दक्षिणी यूरोप के ऐतिहासिक स्थानिकमारी वाले है, लेकिन यह घोषित किया गया था सदी, 20 वीं उन्मूलन में मध्य छिटपुट मामलों की दुर्लभ अपवाद के साथ.

मूल्य समीकरण अरक्तता है एक सेल सिकल आनुवंशिक विकास के सरल गणितीय मॉडल है।

मलेरिया परजीवी के जीवन चक्र एक जटिल है और लाल रक्त कोशिकाओं में इसका हिस्सा खर्च करता है। कैरियर में एक, मलेरिया परजीवी की उपस्थिति के साथ समय से पहले दोषपूर्ण हीमोग्लोबिन लाल रक्त कोशिकाओं का कारण बनता है टूटना, पुन: पेश करने के लिए प्लाज्मोडियम में असमर्थ है। इसके अलावा, एचबी (Hb) की बहुलक प्रक्रिया, परजीवी की Hb को पचाने की प्रथम स्थान पर क्षमता को प्रभावित करता है। इसलिए, ऐसे क्षेत्रों में जहां मलेरिया एक समस्या है, लोगों के बचने की संभावना वास्तव में बढ़ जाती है अगर उनमें सिकल सेल के लक्षण विद्यमान हैं (विषम युग्मज के लिए चयन).

संयुक्त राज्य अमेरिका में, जहां कोई स्थानिक मलेरिया नहीं है, वहां अश्वेतों के बीच सिकल सेल रक्ताल्पता की व्यापकता (करीब 0.25%), पश्चिम अफ्रीका की तुलना में (4.0%) कम है। अफ्रीका से स्थानिक मलेरिया के बिना, सिकल सेल उत्परिवर्तन विशुद्ध रूप से अलाभकारी है और इसे प्रभावित आबादी के बाहर चयन किया जाता है। उत्तरी-अमेरिका में सिकल-सेल जीन के प्रसार को बाधित करने वाला एक अन्य कारक है बहुविवाह के लिए सांस्कृतिक प्रवृत्ति का अभाव.


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