Les mutations sont des erreurs d'orthographe ou des changements dans le code génétique. Elles sont assez rares, une seule mutation se produisant pour 1 à 10 millions de bases d'ADN, mais les microbes se reproduisent très rapidement. Par exemple, certaines bactéries peuvent se diviser toutes les neuf minutes. De plus, la chaîne d'ADN ou génome (gee-nome) des microbes est relativement petite. Par exemple, la bactérie moyenne ne possède qu'environ cinq millions de bases d'ADN. Ainsi, à chaque nouvelle génération de bactéries, il peut y avoir une ou deux erreurs dans le code génétique. En d'autres termes, ces mutations aléatoires se produisent suffisamment souvent chez les microbes pour jouer un rôle significatif dans leur capacité à survivre et à s'adapter.