人类的天然颜色，如肤色和发色，由两种类型的黑色素引发。就头发而言，如果头发呈现黑色，说明头发皮质内所含的颗粒状黑色素量很多；相反，如果黑色素呈现溶液状态的分布模式，则头发会带有红色元素。而对双胞胎的发色研究表明，黑色素的生成和分布具有强烈的可遗传特性，遗传因素可以解释近97%的颜色变化。
英、荷研究团队分析了近30万欧洲人的遗传数据，这些人的发色包括黑色、金色、深褐色、浅褐色和红色，从中鉴定出100多种或有助于决定发色的新候选基因，其中部分基因影响天然黑色素的沉着和生成。研究团队还尝试根据这些相关基因预测个体的发色，结果发现，预测黑色和红色头发的准确率较高，而要预测金色和褐色头发则具有较大的挑战性。研究还发现，女性发色较浅的情况更为普遍，这意味着性别也和发色存在某种关联。