ダーウィンの『種の起源について』には2つのテーマがあります：進化の証拠と、進化がどのように行われたかについての彼の考えです。このセクションでは、2つ目の問題を扱います。
バリエーション
オリジン』の最初の2つの章では、家畜化された動植物の変化、自然界の変化を扱っています。
すべての生物は変化を示します。これまでに研究されたすべての個体群は、動物や植物も人間と同じように変化していることを示していますp90 これは自然界の偉大な事実であり、これがなければ進化は起こりません。ダーウィンは、人間が農場の動物の中で自分の望むものを選択するのと同じように、自然界では、変化が自然淘汰を働かせることを可能にしていると言いました。
個人の特徴は、遺伝と環境の2つに影響されます。第一に、発達は親から受け継いだ遺伝子によって制御される。第二に、生きていると、それ自体が影響をもたらす。完全に遺伝するものもあれば、部分的に遺伝するものもあれば、全く遺伝しないものもあります。
目の色は完全に遺伝します。身長や体重は部分的にしか遺伝しませんし、言語は全く遺伝しません。はっきりさせておきますが、人間が話すことができるという事実は遺伝しますが、どのような言語が話されるかは、その人がどこに住んでいて、何を教えられているかによります。もう一つの例：人は、ある程度可変能力のある脳を受け継いでいます。生まれた後に何が起こるかは、家庭環境や教育、その他の経験など多くのことに左右されます。人が大人になると、その人の脳は、その人の遺伝と人生経験によって作られたものになります。
進化は、全体的または部分的に遺伝する形質にのみ関係しています。遺伝的形質は、ある世代から次の世代へと遺伝子を通して受け継がれます。人の遺伝子には、親から受け継いだすべての形質が含まれています。人生のアクシデントは受け継がれない。また、当然のことながら、それぞれの人が多少異なる人生を送っています：それは違いを増大させます。
p81 進化の観点から見れば、「生殖の成功」とは、繁殖のために生き、子孫を残す子孫の総数を意味する。
継承されたバリエーション
変化は、それが継承される場合にのみ、将来の世代に影響を与えることができます。グレゴール・メンデルの研究のおかげで、私たちは多くの変異が遺伝することを知っています。メンデルの「因子」は今では遺伝子と呼ばれています。性的に生殖する種のほとんどすべての個体が遺伝的にユニークであることが研究で明らかになっています。 p204
遺伝子の変異により、遺伝子の変異が増える。DNAは常に正確に再現されるわけではありません。まれに変化が起こり、その変化が遺伝することもある。DNAの多くの変化は欠陥を引き起こしますが、中には中立的なものもあれば、有利なものもあります。このことが、進化の種となる遺伝的変異を生み出しているのです。有性生殖は、減数分裂の際に染色体が交わることで、集団の中にバリエーションを広げていきます。自然淘汰やドリフトのような他の事象は、バリエーションを減少させます。つまり、野生の個体群は常にバリエーションを持っていますが、その詳細は常に変化しているのです。
自然選択
進化は主に自然淘汰によって行われる。これは何を意味しているのでしょうか？環境に最も適した動物や植物は、平均的に、よりよく生き延びることができる。そこには生存のための争いがある。生き残った者が次の世代を生み出す。その人たちの遺伝子は受け継がれ、繁殖しなかった人たちの遺伝子は受け継がれない。これが集団を変化させ、進化を引き起こす基本的なメカニズムである。
自然淘汰は、なぜ生物が時間の経過とともに、解剖学的、機能的、行動的に変化していくのかを説明しています。その仕組みは次のようになっています。
- すべての生物は、その人口規模が永遠に急速に増加する可能性があるほどの豊饒さを持っています。
- 集団の大きさがここまで大きくならないことがわかります。大抵の場合、数はほぼ変わらない。
- 食料などの資源は限られている。そのため、食料や資源の奪い合いが行われている。
- 2つの個体は同じではありません。そのため、同じように生き、同じように繁殖する機会はありません。
- この変化の多くは遺伝することができます。親はそのような形質を彼らの遺伝子を通して子供に伝えます。
- 次の世代は、生き残って繁殖したものからしか生まれない。これが何世代も続くと、集団はより有益な遺伝的差異を持ち、より有害なものは少なくなる。自然淘汰とは、まさに淘汰のプロセスである。 p117 淘汰は、個体と住んでいる環境との相対的な適合性によって引き起こされている。
自然集団における選択
現在では、野生の個体群で自然淘汰が行われていることが証明されている事例が数多くあります。カモフラージュ、擬態、多型について調査されたほとんどすべてのケースで、選択の強い効果が示されています。
選択の力は、初期の集団遺伝学者が考えていたよりもはるかに強いものになる可能性があります。殺虫剤に対する抵抗性は急速に成長した。ノルウェーネズミ（Rattus norvegicus）のワルファリンに対する耐性は、生き残ったものが集団の多くを占めるようになったため、急速に成長しました。研究では、ワルファリンが存在しない場合、抵抗性ホモ接合体は、正常な野生型ホモ接合体よりも 54%不利であることが示されました。 p182 この大きな不利は、ワルファリン抵抗性の選択によって、すぐに克服されました。
哺乳類は通常、成体になると牛乳を飲むことができませんが、人間は例外です。牛乳はラクターゼという酵素によって消化されますが、哺乳類が母乳を飲まなくなるとスイッチが切れてしまいます。ヒトが成人期に牛乳を飲む能力は、このスイッチオフを防ぐラクターゼの突然変異によって支えられています。ヒトの集団は、食事で牛乳が重要な場合はどこでもこの突然変異の割合が高いのです。この「牛乳耐性」の普及は自然淘汰によって促進されており、牛乳が飲める場所では人間の生存を助けているからです。遺伝学的研究によると、ラクターゼの持続性を引き起こす最古の突然変異は、過去1万年の間にヒトの集団の中で高レベルに達しただけであることが示唆されています。そのため、ラクターゼの持続性は、最近の人類の進化の一例としてよく引用されます。ラクターゼの持続性は遺伝的なものであるが、動物の飼育は文化的な形質であることから、これは遺伝子と文化の共進化であると言えます。
適応
適応は生物学の基本的な現象の一つです。順応の過程を経て、生物はその生息地に適した状態になります。
適応は、私たちが生物学で目にする多様な種を説明する二つの主要なプロセスの一つです。もう一つは種分化（種の分裂、またはクラッドジェネシス）です。今日、適応と種分化の相互作用を研究するための好例として、アフリカの川や湖でのシクリッドフィッシュの進化が挙げられます。
人が適応について語るとき、多くの場合、動物や植物が生き延びるのに役立つ何かを意味します。動物の中で最も広く普及している適応の一つは、目の進化です。もう一つの例は、馬の歯が草を削ることに適応したことである。カモフラージュも適応の一つであり、擬態も適応の一つである。より優れた適応を持つ動物ほど、生き残り、繁殖に成功する可能性が高い（自然淘汰）。
内部寄生虫（フリュークなど）は良い例で、非常に単純な身体構造をしていますが、その生物は特定の環境に高度に適応しています。このことから、適応は目に見える形質だけの問題ではないことがわかります。このような寄生虫では、非常に複雑なライフサイクルの中で重要な適応が行われます。
制限事項
生物のすべての特徴が適応であるわけではない p251 適応は種の過去の生活を反映している傾向がある。ある種が最近生活様式を変えた場合、かつて価値のあった適応は役に立たなくなり、やがて衰退の一途をたどることになるかもしれない。
適応は決して完璧ではありません。体内の様々な機能や構造の間には常にトレードオフが存在します。生きて繁殖するのは生物全体であり、したがって、後の世代に引き継がれるのは適応の完全なセットなのです。
遺伝的ドリフトとその影響
母集団には、母集団に変化を加える力（突然変異など）と、母集団から変化を取り除く力があります。遺伝的漂流は、母集団から変動を取り除くランダムな変化に与えられた名前です。遺伝的ドリフトは、N = 母集団の大きさの 1/(2N)の割合で変異を除去する。 p29 したがって、「大規模集団では非常に弱い進化力」である。
遺伝的ドリフトは、ランダムな偶然性が進化に驚くほど大きな影響を与えることを説明していますが、個体数が非常に少ない場合に限ります。全体的には、その作用は、個体をより似たものにすることであり、それゆえに病気や環境中の偶然の出来事に対してより脆弱になります。
- ドリフトは個体群の遺伝的変異を減少させ、個体群が新たな選択的圧力を生き抜く能力を低下させる可能性がある。
- 遺伝的なドリフトは、より速く作用し、より小さな個体群ではより劇的な結果をもたらします。小さな個体群は通常絶滅する。
- 遺伝的なドリフトは種分化の一因になるかもしれない。
- ボトルネック事象：ある事象によって大きな個体群が突然急激に激減した場合、遺伝的多様性が非常に低下する。感染症や極端な気候変動が頻繁に発生します。時として、より競争力のある種による侵入が壊滅的なものになることもある。
1880/90年代には、狩猟によって北ゾウアザラシの個体数は約20頭にまで
減少した。個体数は回復したが、その遺伝的多様性は南ゾウアザラシよりもはるかに少ない。チーターはほとんど変化がない。最近になって数が少なくなったと考えられる。遺伝的変異がないため、感染症の危険性がある。 - ファウンダーイベント：これらは、より大きな集団から小さなグループが芽を出したときに発生します。小集団はその後、主要な集団から離れて生活する。人類はしばしばそのような段階を経てきたとして引用されています。例えば、集団がアフリカを離れて他の場所に進出したとき（人類の進化を参照）。どうやら私たちの世界的な分布から予想されるよりもバリエーションが少ないようです。
本土から遠く離れた島々に到着したグループも良い例です。これらのグループは、その小ささのために、親集団に見られる対立遺伝子の完全な範囲を運ぶことができません。
種
種がどのように形成されるかは、進化生物学の主要な部分です。ダーウィンは「進化」（最初は使わなかった言葉ですが）を種分化についてのものと解釈しました。それが、彼が彼の有名な本を種の起源についてと呼んだ理由です。
ダーウィンは、ほとんどの種は既存の種から直接発生したと考えていました。これはアナジェネシスと呼ばれるもので、古い種が変化することで新しい種が生まれる。現在、私たちは、ほとんどの種は前の種の分裂によって生じると考えています。
種の分裂
同じスタートの2つのグループも、異なる場所に住んでいると、大きく異なるグループになることがあります。種が二つの地理的な地域に分裂すると、あるプロセスが始まる。それぞれがそれぞれの状況に適応します。しばらくすると、一方のグループの個体はもう一方のグループと繁殖できなくなる。2つの良い種が1つの種から進化してきたのです。
ドイツの探検家モーリッツ・ワーグナーは、1830年代にアルジェリアに3年間滞在し、飛べないカブトムシを研究しました。それぞれの種は、アトラス山脈から地中海に下る川の間の北海岸に生息しています。川を渡るとすぐに、異なるが近縁種が現れる。彼は後に書いている。
"新種は、少数の個体がその範囲の限界の境界を越えたときにのみ[発生]するだろう...新種族の形成は決して成功しないだろう...彼らの種の他のメンバーからの植民者の長期的な継続的な分離なしでは...」。
これは、地理的分離の重要性についての初期の説明であった。地理的分離が重要であると考えたもう一人の生物学者は、エルンスト・マイヤーである。
自然の種分化の一例としては、3本針の針魚があります。これは海の魚で、最後の氷河期以降、淡水に侵入し、孤立した湖や小川にコロニーを作りました。約1万世代の間に、ヒレの変化、骨板の数や大きさの変化、アゴの構造の変化、色の違いなどの大きな違いが見られます。
オーストラリアのウォンバットは、コモン・ウォンバット（Common wombats）とヘアーノーズ・ウォンバット（Hair-noses wombats）の2つのグループに分類されます。2つのタイプは、離れて彼らの鼻の毛むくじゃらから、非常によく似ています。しかし、彼らは異なる環境に適応しています。一般的なウォンバットは、森林地域に住んでおり、水分を多く含む主に緑の食品を食べる。彼らはしばしば昼間にフィード。毛鼻ウォンバットは、彼らがそれで非常に少ない水や良さと乾燥した草を食べる高温乾燥平原に住んでいます。彼らの代謝システムが遅く、彼らは地下の一日のほとんどを寝ています。
同じように始まった2つのグループが十分に異なるものになると、2つの異なる種になります。進化論の一部では 生物はすべて同じスタートを切りましたが 数十億年の歳月をかけて 別のグループに分裂していきます
