A biológusok az evolúciót genetikai változásként definiálják egy populációban generációk között. Idővel ez a genetikai változás folyamata új géneket, új tulajdonságokat és új fajokat eredményezhet, mindezeket a genetikai kód vagy a DNS változásai idézik elő. Számos mechanizmus eredményez evolúciós változásokat; ezek közül az egyik legfontosabb a természetes szelekció.
Mutáció
A sejtek megosztják DNS-jüket, ha osztódnak; mindkét leánysejt azonos példányt örököl. Néha azonban a sejt DNS-replikációs gépe hibákat követ el, így az egyik vagy mindkét leánysejt megváltoztatja az eredeti kód másolatát. Ezeket a hibákat mutációknak nevezzük.
Az idő múlásával a mutációk és a nemi szaporodás biztosítja, hogy az organizmusok ne legyenek genetikailag azonosak, még akkor sem, ha ugyanazoktól az ősöktől származnak. Ha összehasonlítja a populáció különböző organizmusainak DNS-ét, általában sok különbséget talál. Más szavakkal, a DNS-mutációk genetikai sokféleséget teremtenek egy populációban.
Természetes kiválasztódás
Gyakran egyes szervezetek jobban alkalmazkodnak a túléléshez és a szaporodáshoz egy adott környezetben, mint mások. Ezek a jól alkalmazkodó szervezetek általában több utódot hagynak maguk után. Mivel ezek az adaptívabb populációkból származó szervezetek tovább adják DNS-ét utódaiknak, az általuk hordozott mutációk idővel gyakoribbá válnak. Ezzel szemben azok a mutációk, amelyek egy organizmust rosszul alkalmazkodnak a környezetéhez, idővel egyre ritkábban fordulnak elő. Ezt a folyamatot természetes szelekciónak nevezzük.
Genotípusok és fenotípusok
Egy szervezet genotípusa a birtokában lévő genetikai változatok gyűjteménye. Fenotípusa ezzel szemben a tulajdonságai - a szervezet látható tulajdonságai, mint a szem színe, a haj színe, a magassága és így tovább. Néhány tulajdonságot befolyásolhatnak a környezeti tényezők. Például, ha gyermekként alultáplált vagy, felnőttkorodban alacsonyabb lehet a magasságod, mint amit egyedül a génjeid alapján jósolnál. Következésképpen ugyanazon genotípushoz több fenotípus is lehet. A természetes szelekció a fenotípusokra hat, tehát csak közvetetten hat a genotípusra.
Egyéb tényezők
Idővel egy gén adott változata annyira sikeres lehet, hogy ugyanannak a génnek az összes többi változata eltűnik a populációból. Amikor ez megtörténik, akkor azt mondják, hogy a sikeres gén rögzült. Gyakran előfordul azonban, hogy egy gén egyes változatai birtokosaiknak csak kis előnyt, vagy egyáltalán nem jelentenek előnyt. Ebben az esetben előfordulhat, hogy a természetes szelekció nem szünteti meg teljesen a többi variánst, és a gén számos változata fennmaradhat a populációban.