共通の祖先の証拠

生物の共通の起源の証拠は、数十年にわたってさまざまな分野の科学者によって発見され、地球上のすべての生命は単一の祖先から来ていることを証明しています。これは、進化論の根拠となる重要な証拠の一部を形成し、進化が実際に起こることを証明し、地球の生物多様性を生み出したプロセスを示しています。これは、生命が時間とともにどのように、そしてなぜ変化するかを説明する現在の科学理論である現代の進化論を裏付けています。進化生物学者は、検証可能な予測を立て、仮説を検証し、その原因を例証して説明する理論を構築することにより、最後の普遍的共通祖先まで遡って共通の起源の証拠を記録しています。

生物のDNA 遺伝子配列の比較により、系統発生的に近い生物は、系統発生的に遠い生物よりも DNA 配列の類似性が高いことが明らかになっています。疑似遺伝子などの遺伝子断片は、関連生物の遺伝子と相同性があるものの、もはや活動しておらず、累積的な突然変異による着実な退化過程にあると考えられるDNA領域であり、すべての生物に見られる普遍的な生化学的構成および分子変異パターンとともに共通の起源を裏付けています。追加の遺伝情報は生命の関連性を決定的に裏付けており、科学者は (DNA の発見以来) 系統樹、つまり生物の進化的関連性の構築を開発することができました。また、分子時計技術の開発にもつながり、分類群の分岐時期を決定し、これを化石記録と較正できるようになりました。

化石は、地質時代においてさまざまな系統がいつ発達したかを推定する上で重要である。化石化はまれな出来事であり、通常は堆積物が堆積している場所の近くで硬い体の部分と死が必要であるため、化石記録は生命の進化についてまばらで断続的な情報しか提供しない。殻、骨、歯などの硬い体の部分が発達する前の生物の証拠は特に乏しいが、古代の微化石や、さまざまな軟体生物の印象の形で存在している。動物群の解剖学の比較研究では、基本的に類似（相同）する構造的特徴が示され、他の生物との系統発生的および祖先関係が実証され、特に古代の絶滅した生物の化石と比較した場合にそれが明らかになる。痕跡構造と胚発生の比較は、共通の祖先と一致する解剖学的類似性の大きな要因である。代謝プロセスは化石を残さないため、基本的な細胞プロセスの進化に関する研究は、主に現存する生物の生理学と生化学の比較によって行われます。多くの系統は発達のさまざまな段階で分岐したため、共通の祖先の子孫の特徴を比較することで、特定の代謝プロセスがいつ出現したかを特定することができます。

動物の色彩に関する証拠は、ダーウィンの同時代人によって集められており、カモフラージュ、擬態、警告色はすべて自然選択によって容易に説明できる。ライチョウの羽毛の季節的な変化、冬には雪にカモフラージュし、夏には茶色の荒野にカモフラージュするといった特殊な事例は、選択が働いているという説得力のある証拠である。さらなる証拠は生物地理学の分野からも得られている。なぜなら、共通の起源による進化は、世界中の動植物の地理的分布に関するさまざまな事実に対する最良かつ最も徹底した説明を提供するからである。これは、島嶼生物地理学の分野で特に明白である。確立された地質学理論であるプレートテクトニクスと組み合わせることで、共通の起源は、種の現在の分布に関する事実と化石記録からの証拠を組み合わせて、生物の分布が時間とともにどのように変化したかについて論理的に一貫した説明を提供する方法を提供する。

抗生物質耐性菌の発生と蔓延は、自然選択による進化が自然界で進行中のプロセスである証拠を提供している。自然選択は進化に関する研究のいたるところで行われており、記事の各セクションの以下の例はすべてこのプロセスを記録していることに注目してほしい。これと並行して、種の個体群が新しい種のセットに分離する例（種分化）が観察されている。種分化は実験室でも自然界でも観察されている。種分化のさまざまな形態が、種分化の個々のモードの例として説明され、文書化されている。さらに、共通の起源の証拠は、歴史的および現在の生物の選択的繁殖に関する直接的な実験室実験や、記事のトピックの多くを含むその他の管理された実験にまで及んでいる。この記事では、進化と地球上のすべての生命の共通の起源の証拠を提供するさまざまな分野を、証拠の説得力のある一致を示す多数の専門的な例とともに要約している。

共通祖先の最も強力な証拠の 1 つは、遺伝子配列です。比較配列分析では、異なる種の DNA 配列の関係を調べ、^[1]ダーウィンの共通祖先という当初の仮説を裏付けるいくつかの証拠が生み出されます。共通祖先という仮説が正しい場合、共通の祖先を持つ種は、その祖先の DNA 配列だけでなく、その祖先に固有の突然変異も受け継いでいます。より近縁の種は、より遠縁の種と比較して、同一配列と共有置換の割合が多くなります。

最も単純かつ強力な証拠は、系統学的再構築によって提供される。このような再構築は、特にゆっくりと進化するタンパク質配列を使用して行われた場合、非常に堅牢であることが多く、現代の生物の進化史の大部分を再構築するために使用できる（マンモスやネアンデルタール人の回収された遺伝子配列など、絶滅した生物の進化史の一部の例でさえも）。これらの再構築された系統樹は、形態学的および生化学的研究を通じて確立された関係を要約する。^{[2]最も詳細な再構築は、すべての}真核生物に共通するミトコンドリアゲノムに基づいて行われており、^{[3]短くて配列決定が容易である。最も広範な再構築は、いくつかの非常に古いタンパク質の配列を使用するか、}リボソームRNA配列を使用して行われている。^[要出典]

系統関係は、反復配列、トランスポゾン、擬似遺伝子、アミノ酸配列を変えないタンパク質コード配列の変異など、多種多様な非機能的配列要素にまで及ぶ。これらの要素の少数は後に機能を持つことが判明するかもしれないが、全体としては、同一性は共通の機能ではなく共通の起源の産物であるに違いないことを示す。^[4]

現存する（生き残っている）生物はすべて、同じ生化学的プロセスに基づいています。遺伝情報は核酸（DNA、または多くのウイルスの場合はRNA ）としてコード化され、 RNAに転写され、次に高度に保存されたリボソームによってタンパク質（つまり、アミノ酸のポリマー）に翻訳されます。おそらく最もわかりやすいのは、遺伝暗号（DNAとアミノ酸間の「翻訳表」）がほぼすべての生物で同じであることです。つまり、細菌のDNA片は人間の細胞と同じアミノ酸をコード化します。ATPは、現存するすべての生命によってエネルギー通貨として使用されます。発生生物学をより深く理解すると、共通の形態は実際には共有された遺伝要素の産物であることがわかります。^[5]たとえば、カメラのような目は、多くの別々の機会に独立して進化したと考えられていますが、^[6]これらは共通の光感知タンパク質セット（オプシン）を共有しており、すべての視覚を持つ生物の起源が共通であることを示唆しています。^{[7] [8]}もう一つの例は、よく知られている脊椎動物の体構造であり、その構造はホメオボックス（Hox）遺伝子ファミリーによって制御されています。^[9]

DNA配列の比較により、生物を配列の類似性によってグループ化することができ、その結果得られる系統樹は、通常、伝統的な分類法と一致し、分類学上の分類を強化または修正するためによく使用されます。配列比較は、他の証拠が乏しい場合に、系統樹の誤った仮定を修正するのに十分堅牢な手段であると考えられています。たとえば、中立的なヒトのDNA配列は、最も近い遺伝的近縁種であるチンパンジーのDNA配列と約1.2％（置換に基づく）、ゴリラとは1.6％、ヒヒとは6.6％異なります。^{[10] [11]したがって、遺伝子配列の証拠により、ヒトと他の}類人猿との遺伝的関連性を推論および定量化できます。^{[12] [13]}リボソームの一部をコードする重要な遺伝子である16SリボソームRNA遺伝子の配列は、現存するすべての生命の間の広範な系統関係を見つけるために使用されました。カール・ウーゼの分析により、生命の初期進化において2つの大きな分岐が起こったとする3ドメインシステムが導き出された。最初の分岐は現代の細菌につながり、その後の分岐は現代の古細菌と真核生物につながった。^{[14] [15]}

いくつかの DNA 配列は、非常に異なる生物によって共有されている。進化論では、2 つの生物間のそのような DNA 配列の違いは、解剖学的構造による生物学的差異と、化石証拠に見られるように、進化の過程でこれら 2 つの生物が分離してから経過した時間の両方にほぼ類似しているはずであると予測されている。そのような変化の蓄積率は、重要なRNAやタンパク質をコードする配列では低く、それほど重要でない RNA やタンパク質をコードする配列では高いはずである。しかし、特定の配列ごとに、変化率は時間の経過とともにほぼ一定であるはずである。これらの結果は実験的に確認されている。2 つの例は、高度に保存されているrRNAをコードする DNA 配列と、高度に保存されていないフィブリンの形成中に廃棄されるアミノ酸鎖であるフィブリノペプチドをコードする DNA 配列である。^[16]

プロテオームの証拠も、生命の普遍的な祖先を裏付けている。リボソーム、DNAポリメラーゼ、RNAポリメラーゼなどの重要なタンパク質は、最も原始的な細菌から最も複雑な哺乳類まで、あらゆるものに見られる。タンパク質のコア部分は、生命のあらゆる系統にわたって保存されており、同様の機能を果たしている。高等生物は追加のタンパク質サブユニットを進化させ、コアの調節とタンパク質間相互作用に大きく影響している。DNA 、RNA 、アミノ酸、脂質二重層など、現存する生物のあらゆる系統間に見られるその他の包括的な類似性も、共通の起源説を裏付けている。さまざまな生物のタンパク質配列の系統発生解析により、すべての生物間の類似した関係樹形図が作成される。^[17] DNA、RNA、アミノ酸のキラリティーは、既知のすべての生命にわたって保存されている。右利きまたは左利きの分子キラリティーに機能的な利点はないため、最も単純な仮説は、その選択が初期の生物によってランダムに行われ、共通の祖先を通じて現存するすべての生命に受け継がれたというものである。祖先の系統を再構築するためのさらなる証拠は、突然変異を着実に蓄積する「死んだ」遺伝子である擬遺伝子などのジャンクDNAから得られる。^[18]

擬似遺伝子は非コードDNAとも呼ばれ、タンパク質を合成するためにRNAに転写されないゲノム内の余分なDNAです。この非コードDNAの一部は既知の機能を持っていますが、その多くは既知の機能を持たず、「ジャンクDNA」と呼ばれています。^{[19] [20] [21] [22]}これは痕跡の例です。これらの遺伝子を複製するにはエネルギーが必要であり、多くの場合無駄になります。擬似遺伝子は、コード遺伝子が転写を妨げる変異を蓄積すると生成され、機能しなくなります。^{[19]しかし、転写されないため、}非コードDNAとして何らかの有益な機能を提供しない限り、適応度に影響を与えることなく消滅する可能性があります。機能しない擬似遺伝子は後の種に受け継がれ、それによって後の種が前の種の子孫であると分類される可能性があります。^[要出典]

分子レベルでの膨大な証拠が、大きな進化の変化のさまざまなメカニズムを支持している。これには、弱い選択的制約または選択的制約がない状態で大量の遺伝物質を提供することで急速な進化を促進するゲノムおよび遺伝子の複製、生物の子孫ではない別の細胞に遺伝物質を移動させ、種が互いから有益な遺伝子を獲得できるようにするプロセスである遺伝子の水平伝播、および、多数の異なる対立遺伝子を再組み合わせ、生殖的隔離を確立することができる組み換えなどがある。細胞内共生説は、真核細胞の細胞器官であるミトコンドリアとプラスチド（葉緑体を含む）の起源を、古代の原核細胞が古代の真核細胞に組み込まれたことで説明する。この理論は、真核細胞の細胞器官をゆっくりと進化させるのではなく、別の種の遺伝物質と生化学的組成を取り入れることで突然の進化の飛躍を起こすメカニズムを提示している。このメカニズムを裏付ける証拠は原生生物ハテナで発見されている。捕食者としてハテナは緑藻細胞を飲み込み、その後緑藻細胞は共生生物として行動し、ハテナに栄養を与え、ハテナは摂食装置を失い、独立栄養生物として行動する。^{[23] [24]}

代謝プロセスは化石を残さないため、基本的な細胞プロセスの進化に関する研究は、主に既存の生物との比較によって行われます。多くの系統は新しい代謝プロセスが出現したときに分岐しており、共通の祖先の子孫の特徴を比較したり、その物理的兆候を検出したりすることで、特定の代謝プロセスがいつ出現したかを判断することは理論的に可能です。たとえば、地球の大気中の酸素の出現は、光合成の進化に関連しています。^{[オリジナル研究? ] [引用が必要]}

ホモ・サピエンスがチンパンジーと共通の祖先から進化した証拠は、ヒト科の他のすべての種と比較したヒトの染色体数に見られる。ヒト科はすべて24対の染色体を持っているが、ヒトは23対しかない。ヒトの2番染色体は、2つの祖先染色体が端から端まで融合した結果である。^{[25] [26]}

その証拠としては以下が挙げられます。

• 2番染色体と2つの類人猿染色体の対応。最も近い人間であるチンパンジーは、人間の2番染色体とほぼ同じDNA配列を持っていますが、それらは2つの別々の染色体にあります。より遠いゴリラとオランウータンについても同じことが言えます。^{[27] [28]}
• 痕跡 セントロメアの存在。通常、染色体にはセントロメアが1つしかありませんが、染色体2には2つ目のセントロメアの痕跡が残っています。^[29]
• 痕跡テロメアの存在。これらは通常染色体の末端にのみ見られますが、2番染色体では中央にも追加のテロメア配列があります。^[30]

このように、染色体2は、人間と他の類人猿の共通の祖先を支持する強力な証拠を提示している。JW Ijdoによると、「コスミドc8.1とc29Bでクローン化された遺伝子座は、古代のテロメア-テロメア融合の名残であり、2つの祖先類人猿染色体が融合して人間の染色体2が生じたポイントを示していると結論付けている。」^[30]

進化の生化学的証拠の典型的な例は、生きた細胞内の遍在的な（つまり、非常に基本的な生命機能を果たすため、すべての生物が持っている）タンパク質 シトクロム cの分散です。異なる生物のシトクロム c の分散は、異なるアミノ酸の数で測定されます。異なるアミノ酸はそれぞれ、塩基対の置換、つまり突然変異の結果です。異なるアミノ酸がそれぞれ 1 つの塩基対の置換の結果であると仮定すると、塩基対の置換の数に、シトクロム c 遺伝子の置換された塩基対が正常に受け継がれるのにかかる推定時間を掛けることで、2 つの種がどれくらい前に分岐したかを計算できます。たとえば、シトクロム c 遺伝子の塩基対が突然変異するのにかかる平均時間が N 年である場合、サルのシトクロム c タンパク質を構成するアミノ酸の数は人間のものと 1 つ異なるため、2 つの種は N 年前に分岐したという結論が導かれます。

シトクロムcの一次構造は約100個のアミノ酸の鎖で構成されています。多くの高等生物は104個のアミノ酸の鎖を持っています。^[31]

シトクロムc分子は、進化生物学の一端を垣間見る機会として広く研究されてきた。鶏と七面鳥は、豚、牛、羊と同様に、同一の配列相同性（アミノ酸対アミノ酸）を持っている。ヒトとチンパンジーは同一の分子を共有しており、アカゲザルは1つを除いてすべてのアミノ酸を共有している：^[32] 66番目のアミノ酸は前者ではイソロイシン、後者ではトレオニンである。 ^[31]

シトクロムcの場合、これらの相同性が共通の祖先を特に示唆しているのは、それらから派生した系統樹が他の系統樹と非常によく一致するという事実に加えて、シトクロムc分子の機能的冗長性が非常に高いことである。アミノ酸の異なる既存の構成はタンパク質の機能性に大きな影響を与えず、これは塩基対の置換が指向された設計の一部ではなく、選択を受けないランダムな突然変異の結果であることを示している。^[33]

さらに、シトクロムbは、その配列の多様性のため、ミトコンドリアDNAの領域として生物間の系統関係を決定するためによく使用されます。科や属内の関係を決定するのに最も有用であると考えられています。シトクロムbを含む比較研究は、新しい分類体系をもたらし、新たに記載された種を属に割り当てるために使用され、進化関係の理解を深めています。^[34]

内因性レトロウイルス（ERV）は、生物の古代のウイルス感染からゲノム内に残された残存配列である。レトロウイルス（またはビロゲン）は、感染を受けた生物の次の世代に常に受け継がれる。これにより、ゲノム内にビロゲンが残る。この事象はまれでランダムであるため、2つの異なる種でビロゲンの染色体位置が同一であることがわかった場合、共通の祖先が示唆される。^[33]ネコ科（Felidae）は、共通の祖先を示すビロゲン配列の注目すべき例である。Felidaeの標準的な系統樹には、亜科ヒョウ亜科やその他の肉食動物などの大型ネコ科動物から分岐した小型ネコ科（ Felis chaus、Felis silvestris、Felis nigripes、およびFelis catus）が含まれている。大型ネコ科にはないのに小型ネコ科にERVがあるという事実は、大型ネコ科が分岐した後に小型ネコ科の祖先に遺伝子が挿入されたことを示唆している。^[35]もう一つの例は、ヒトとチンパンジーです。ヒトには多数のERVがあり、ゲノムのかなりの割合を占めています。出典はさまざまですが、1％^[36]から8％^[37]と提案されています。ヒトとチンパンジーは7つの異なるウイルス遺伝子を共有していますが、すべての霊長類は系統発生と一致した同様のレトロウイルスを共有しています。^{[38] [39]}

スウォール・ライト、ロナルド・フィッシャー、JBSハルデインらが開拓し、木村資生が拡散理論によって拡張した進化の数学的モデルは、進化する集団の遺伝的構造についての予測を可能にする。DNA配列決定による現代集団の遺伝的構造の直接調査により、これらの予測の多くが検証可能となった。例えば、現代人はアフリカで発達し、小さな集団が移住した（集団ボトルネックを経験）とする人類起源説は、現代集団がこの移住パターンの特徴を示すはずであることを示唆している。具体的には、ボトルネック後の集団（ヨーロッパ人とアジア人）は、アフリカ集団と比較して、全体的な遺伝的多様性が低く、対立遺伝子頻度の分布がより均一であるはずである。これらの予測は両方とも、多くの研究の実際のデータによって裏付けられている。^[40]

動物や植物のグループの解剖学の比較研究により、特定の構造的特徴が基本的に類似していることが明らかになっています。たとえば、すべての花の基本構造は、萼片、花弁、柱頭、花柱、子房で構成されていますが、サイズ、色、部分数、および特定の構造は個々の種ごとに異なります。化石化した遺物の神経解剖学も、高度な画像技術を使用して比較することができます。^[41]

かつては進化論への反証と考えられていた隔世遺伝は、「特定の構造が種から消えた後、遺伝的潜在力がどれだけ保持されているかを示す強​​力な証拠として現在では見られている」 ^[43] 。 「隔世遺伝とは、遠い祖先に典型的に見られる失われた特徴の再出現であり、親や最近の祖先には見られない」^[44] 。また、「胚の中に存在する発達の可塑性の[兆候]である」^[44]。隔世遺伝は、以前から存在していた表現型の特徴の遺伝子が、その遺伝子を持つ生物の一部またはほとんどで発現していないにもかかわらず、DNAに保存されていることが多いために発生する。^[45]隔世遺伝の発生と、その形成を誘発する実験研究は、数多くの例で記録されている。隔世遺伝の発生に関与する要因の複雑さと相互関連性のため、生物学者と医療専門家はどちらも「隔世遺伝を奇形と区別することは困難、あるいは不可能」と感じている。^[46]

科学文献に見られる隔世遺伝の例には次のようなものがあります。

• クジラの後肢^[44]（図2a参照）
• 四肢のない脊椎動物における四肢の再出現。^{[43] [44] [47]}
• バンドウイルカの後ろ側の一対のひれ。^[48]
• 現代の馬の余分な指。^{[44] [49] [50]}
• 人間の尻尾（疑似尻尾ではない）^{[46] [51]および人間の余分な乳首[44]}。
• 眼ダニにおける単為生殖からの性欲の再進化。^[52]
• 鶏の歯^[53]
• 犬の狼爪^[44]
• 羽のないナナフシ^{[54]とハサミムシ[44]}の羽の再出現。
• いくつかの鳥類^{[55] [56]やビーグル}犬^[57]、トビネズミ^[55]などの哺乳類には隔世遺伝の筋肉が見られる。
• モルモットの余分な足指。^{[44] [58]}

進化発生生物学は、異なる生物の発生過程を比較して種間の祖先関係を決定する生物学分野です。多種多様な生物のゲノムには、生物の発生を制御する遺伝子がごく一部含まれています。Hox遺伝子は、生物の共通の祖先起源を示す、生物のほぼ普遍的な遺伝子の一例です。発生学的証拠は、異なる生物の胚の類似性を比較した発生学レベルでの生物の発生から得られます。祖先の特徴の名残は、発生学の発達過程のさまざまな段階で現れたり消えたりすることがよくあります。

例としては次のようなものがあります:

• 人間の発達過程における毛髪の成長と脱毛（うぶ毛）。 ^[59]
• 卵黄嚢の発達と退化。
• 陸生のカエルやサンショウウオは卵の中で幼生期を経ますが、典型的な水生幼生の特徴を備えており、孵化すると陸上での生活の準備が整います。^[60]
• 脊椎動物の胚の発達における鰓のような構造（鰓弓）の出現。魚類では、鰓弓は鰓弓として発達し続けるのに対し、例えば人間では、頭部と首の中にさまざまな構造が生じることに注意してください。

大きく離れた生物群が共通の祖先から生まれた場合、それらの生物群には共通の基本的な特徴がいくつかあると予想されます。2 つの生物間の類似度は、進化の過程でそれらの生物がどの程度近縁であるかを示します。

• 共通点がほとんどない集団は、共通点が多い集団よりも地質学の歴史においてずっと早い時期に共通の祖先から分岐したと推定されています。
• 比較解剖学者は、2 種類の動物がどの程度近縁であるかを判断する際に、成体では異なる機能を果たす可能性があるとしても、根本的に類似している構造を探します。このような構造は相同構造と表現され、共通の起源を示唆します。
• 類似の構造が成体では異なる機能を果たす場合、その起源と胚の発達を追跡する必要があるかもしれません。発達の起源が類似していることは、それらが同じ構造であることを示唆しており、したがって共通の祖先に由来する可能性が高いです。

生物のグループが、さまざまな環境条件や生活様式に適応するためにさまざまな機能を実行するよう特化した相同構造を共有する場合、それは適応放散と呼ばれます。適応放散を伴う生物の段階的な拡散は、分岐進化として知られています。

分類学は、すべての生物が共通の特徴に基づく入れ子の階層構造で互いに関連しているという事実に基づいています。現存する種のほとんどは、入れ子の階層分類でかなり簡単に整理できます。これはリンネの分類体系から明らかです。共通の派生形質に基づいて、近縁の生物は 1 つのグループ (属など) にまとめることができ、いくつかの属は 1 つの科にまとめることができ、いくつかの科は 1 つの目にまとめることができます。^[61]これらの入れ子の階層構造の存在は、ダーウィン以前にも多くの生物学者によって認識されていましたが、ダーウィンは、共通の起源の分岐パターンを持つ進化論によってそれらを説明できることを示しました。 [ ^{61] [62]}ダーウィンは、共通の起源が分類の論理的根拠を提供できる理由を次のように説明しています。 ^[63]

分類における前述の規則や助けや困難はすべて、私が自分自身を大いに欺いていなければ、自然体系は変化を伴う系統に基づいている、博物学者が 2 つ以上の種の間で真の類似性を示すと見なす特徴は、共通の親から受け継いだものであり、その限りにおいて、すべての真の分類は系譜学的なものであり、系統の共同体は博物学者が無意識に探し求めてきた隠れた絆であるという見解に基づいて説明されます...

— チャールズ・ダーウィン『種の起源』577ページ

進化樹（例えば、哺乳類と爬虫類の最後の共通祖先である羊膜類とそのすべての子孫）は、類似性の進化パターン（例えば、すべての羊膜類は羊膜を持つ卵子を産む）と系統間の分岐パターン（例えば、哺乳類と爬虫類は羊膜類の共通祖先から分岐する）を引き起こす初期条件を示している。進化樹は、理論から予測を行う領域に限定されているとかつては考えられていた進化システムの概念モデルを提供する。^{[64]しかし、}系統分類法は、生の推測よりもはるかに高い確率で予測を推論するために使用される。例えば、古生物学者はこの手法を使用して、羽毛恐竜などの化石生物の保存できない形質について予測を行い、分子生物学者はこの手法を使用してRNA代謝とタンパク質機能についての予測を立てる。^{[65] [66]}したがって、進化の樹形図は、生物の特性（例えば、鱗、羽毛、毛皮）などの特定の事実を参照する進化の仮説であり、特定の系統（例えば、羊膜類）における系統のパターンの証拠と、変更（すなわち、自然選択または中立漂流）の原因となる説明を提供します。進化生物学者は、仮説（進化の樹形図の特定の分岐パターン）が証拠（系統間の特性の分布）の可能性をどの程度高めるかを測定する系統発生体系的方法を使用して進化理論をテストします。^{[67] [68] [69]}理論のテストの厳しさは、予測が「原因となるイベントが発生しなかった場合に観察される可能性が最も低い」場合に増加します。^[70]「テスト可能性は、仮説が証拠の可能性をどの程度高めるかの尺度です。」^[71]

共通の起源の証拠は、痕跡器官の存在から得られます。^[72]これらの原始的な構造は、関連する種や祖先の種に対応する構造と相同であることがよくあります。変異した機能しない遺伝子、花の一部、筋肉、器官、さらには行動など、さまざまな構造が存在します。この多様性は、多くの異なる種のグループにわたって見られます。多くの場合、それらは退化しているか未発達です。痕跡器官の存在は、種の環境や生活様式の変化の観点から説明できます。これらの器官は、祖先種では通常機能しますが、現在は半機能的、機能しない、または別の目的に使用されています。

痕跡構造に関する科学文献は数多くある。ある研究では、21世紀に幅広い分野の文献で発見された痕跡構造の例を64件まとめた。^[73]以下の非網羅的なリストは、Senterらの報告と他のさまざまな例をまとめたものである。

• エントアメーバ・ヒストリティカ、トラキプレイストフォラ・ホミニス、クリプトスポリジウム・パルバム、ブラストシスティス・ホミニス、ジアルジア・インテスティナリスには、 ATP合成能力を失った残存ミトコンドリア（ミトソーム）が存在する。^[74]
• 非光合成藻類（熱帯熱マラリア原虫、トキソプラズマ・ゴンディ、アスパシア・ロンガ、アンソフィサ・ベゲタンス、シリオフィリス・インフュージョンム、プテリドモナス・ダニカ、パラフィソモナス、スプメラ、エピファガス・アメリカーナ）の残存葉緑体細胞小器官（白色体） ^[75]
• ギリエシアとゲティウムの花には雄しべ（血管のない仮雄しべ）がない。 ^[76]
• サボテンConsolea spinosissimaの雌花における機能しない雄花器官と雄花における機能しない雌花器官。^[77]
• オランダイチゴの雌花に残存する雄しべ^[78]、Schiedea属のすべての種^[79]、およびペンステモン・セントランティフォリウス、P. rostriflorus、P. ellipticus、およびP. palmeri ^[80]に残存する雄しべ。
• ネモフィラ・メンジエシの痕跡葯^[81]

• 現生のクジラの筋肉には、縮小した後肢と骨盤帯が埋め込まれている（図2b参照）。^{[82] [83] [84] [85]}時折、四肢を長くする遺伝子の影響を受け、現代のクジラは脚を発達させる。2006年10月28日、4つのひれを持つバンドウイルカが捕獲され、後肢が1組余分にあることから研究された。^[86]これらの脚のあるクジラ類は、共通の祖先から予測される隔世遺伝の例を示している。
• オオカミムシ^[87]や他の甲虫における機能しない後翅^[83]
• 視覚を失った動物の残存眼（および眼の構造）としては、盲目の洞窟魚（例：アステュアナクス・メキシコ）^[88]、モグラネズミ、ヘビ、クモ、サンショウウオ、エビ、ザリガニ、カブトムシなどがある。^{[89] [90]}
• 現存するRhineura floridanaの痕跡眼と絶滅したRhineura hatcherii（Protorhineura hatcheriiとして再分類）の残存頬骨。 ^{[91] [92]}
• ダチョウ、キーウィ、ヒクイドリ、エミューなどの飛べない鳥の機能のない翼。^{[93] [94]}
• 人間の目には瞬膜の痕跡である半月襞が存在する。^[95]
• 霊長類のハーダー腺^[96]
• 脚のないトカゲ、スキンク、^[97] 両生類、および一部のヘビでは後肢と骨盤帯の構造が縮小している。 ^{[98] [99]}
• 痕跡的な嗅覚受容体サブゲノムをまだ保持しているクジラでは、嗅覚器官が減少したり欠損したりしている。^[100]
• イッカクの歯の痕跡^[101 ]
• アテレス・ジェオフロイ、コロブス・ゲレザ、ペロディクティクス・ポットの原始的な指。^[102]
• マウスの胎児の歯のパターンに残存する歯原基。^[103]
• ヒトと旧世界ザルでは鋤鼻器官が縮小または欠損している。 ^{[104] [105]}
• ヒトには機能しない副鼻腔毛筋が存在し、それがひげの動きに利用されている。^[106]
• ヒトの長掌筋の退化。^[107]
• 硬骨魚類、類人猿、モルモット、一部のコウモリ類、一部のスズメ目動物はビタミンC（アスコルビン酸）を合成する能力を失っているが、関連する遺伝子はまだ保持している。この能力喪失はL-グロノ-γ-ラクトン酸化酵素（GLO）遺伝子の変異によるもので、霊長類、硬骨魚類、モルモットでは不可逆的である。^[108]
• フジツボ類の残存腹部節。^[109]
• 哺乳類以外の脊椎動物の胚は卵黄嚢からの栄養分に依存している。ヒトや他の哺乳類のゲノムには卵黄の生成をコードする壊れた機能しない遺伝子が含まれている。胚には空の卵黄嚢が存在している。^{[110] [111] [112]}
• イルカの胎児の四肢芽。^[113]
• いくつかのサボテン種の葉の形成。^[114]
• 渦鞭毛藻類Gymnodinium chlorophorum内に痕跡共生菌Lepidodinium v​​irideが存在する。^[115]
• ドラブリフェラ・ドラブリフェラという種はインク腺を持っているが、「インクやそれに関連する捕食者に対するタンパク質を生成することはできない」。^[116]

昆虫の多くの異なる種は、同じ胚構造に由来する口器を持っています。これは、口器が共通の祖先の元の特徴の修正であることを示しています。これらには、唇（上唇）、一対の下顎、下咽頭（口底）、一対の上顎、および唇が含まれます。（図2c）進化により、一部の種ではこれらの構造が拡大および修正されましたが、他の種では縮小および消失しました。これらの修正により、昆虫はさまざまな食物材料を利用できるようになりました。

昆虫の口器と触角は、昆虫の脚の相同物であると考えられています。一部のクモ形類動物では、類似した発達が見られます。特に、6 本足で歩くムチサソリでは、前脚が触角の類似物として変形することがあります。これらの発達は、複雑な変形は多くの場合、構成要素の複製によって生じ、複製された構成要素は異なる方向に変形されるという理論を裏付けています。

哺乳類の五指肢と同様に、最初期の恐竜は、竜盤類と鳥盤類という 2 つの異なる目に分かれました。これらは、化石が示すものに従って、どちらか一方に分類されます。図 2d は、初期の竜盤類が初期の鳥盤類に似ていることを示しています。すべての種の恐竜の骨盤のパターンは、相同構造の例です。恐竜の各目はわずかに異なる骨盤骨を持ち、共通の祖先である証拠を示しています。さらに、現代の鳥類は、古代の竜盤類の骨盤構造との類似性を示しており、鳥類が恐竜から進化したことを示しています。これは、図 5c で、鳥類が獣脚類亜目 から分岐しているのからもわかります。

五指肢と呼ばれる四肢の骨のパターンは、相同構造の一例です (図 2e)。これは、両生類から哺乳類まで、すべてのクラスの四肢動物に見られます。ティクタアリクなど、最初の両生類が進化した特定の化石魚のひれまで遡ることさえできます。四肢には、1 つの近位骨 (上腕骨)、2 つの遠位骨 (橈骨と尺骨)、一連の手根骨(手首の骨)、5 連の中手骨 (手のひらの骨)、および指骨(指) があります。四肢動物全体で、五指肢の基本構造は同じであり、共通の祖先から発生したことを示しています。しかし、進化の過程で、これらの基本構造は変更されてきました。さまざまな環境や生活様式に適応して、さまざまな機能を果たすために、表面的には異なり、関連のない構造になっています。この現象は、哺乳類の前肢に見られます。例えば：

• サルの前肢は非常に長く、木に登ったり木にぶら下がったりするのに使う、つかむ手を形成します。
• 豚は第一指を失い、第二指と五指は短くなっています。残りの二指は他の指よりも長くて頑丈で、体を支えるための蹄があります。
• 馬の前肢は、強さとサポートに非常に適応しています。蹄を支える第 3 指が大幅に伸びているため、速く長距離を走ることができます。
• モグラは穴を掘るための、スペードのような短い前肢を1対持っています。
• アリクイは大きくなった第3指を使ってアリやシロアリの巣を破壊します。
• クジラ目動物では、前肢は泳ぐときに方向転換したりバランスを保ったりするためのひれになります。
• コウモリでは、前肢は大きく変化し、機能する翼へと進化しました。4本の指は長くなり、フック状の第1指は自由のままで、物を掴むために使用されます。

反回神経は、脳神経である迷走神経の 4 番目の枝です。哺乳類では、その経路は異常に長くなっています。迷走神経の一部として、脳から始まり、首を通って心臓まで下り、背側大動脈を回り、再び首を通って喉頭に戻ります。(図 2f)

この経路は人間にとっても最適ではありませんが、キリンにとってはさらに最適ではありません。首が長いため、反回神経は最大 4 メートル (13 フィート) の長さになることがあります。ただし、最適な経路はわずか数インチの距離です。

この神経の間接的な経路は、首を持たず、鰓裂の1つを支配し鰓弓の近くを通る比較的短い神経を持っていた魚類から哺乳類が進化した結果である。それ以来、この神経が支配していた鰓は喉頭になり、鰓弓は哺乳類の背側大動脈になった。^{[117] [118]}

キリンの喉頭神経と同様に、精管は多くの脊椎動物の雄の解剖学の一部であり、射精に備えて精巣上体から精子を輸送する。ヒトの場合、精管は精巣から上方に伸び、尿管を巡って尿道と陰茎に戻る。これは、ヒトの進化の過程で精巣が下降したためであると考えられており、おそらく気温に関連していると思われる。精巣が下降するにつれて、尿管にかかる偶然の「フック」に対応するために精管が長くなった。^{[118] [119]}

生物が死ぬと、急速に分解したり、腐肉食動物に食べられたりして、存在の永久的な証拠が残らないことがよくあります。しかし、時折、一部の生物は保存されています。自然のプロセスによって岩に埋め込まれた、過去の地質時代の生物の残骸または痕跡は、化石と呼ばれます。化石は、進化の直接的な証拠と生物の祖先に関する詳細な情報を提供するため、地球上の生命の進化の歴史を理解する上で非常に重要です。古生物学は、化石記録とさまざまな地質時代との関係に基づいて過去の生命を研究する学問です。

化石化が起こるには、生物の痕跡や残骸が風化や分解が起こらないように素早く埋められなければなりません。生物の骨格構造やその他の硬い部分が、化石化した残骸の最も一般的な形態です。また、以前の生物の 型、鋳型、または痕跡を示す痕跡「化石」もいくつかあります。

動物が死ぬと、有機物が徐々に分解して骨が多孔質になります。その後、動物が泥に埋もれると、ミネラル塩が骨に浸透し、徐々に気孔を埋めます。骨は石に硬化し、化石として保存されます。このプロセスは石化として知られています。動物の死骸が風で運ばれた砂に覆われ、その後、大雨や洪水によって砂が泥に変わった場合、同じミネラル浸透プロセスが発生する可能性があります。石化とは別に、生物の死骸は氷、針葉樹の硬化した樹脂（図3a）、タール、または嫌気性の酸性泥炭の中によく保存されている場合があります。化石化は、形の痕跡、印象である場合もあります。例としては、葉や足跡があり、その化石は層状に作られ、その後硬化します。

化石記録を年代順に並べることで、特定の生物群がどのように進化したかを解明することができます。このような順序を決定できるのは、化石が主に堆積岩で発見されるためです。堆積岩は、シルトまたは泥の層が積み重なって形成されます。したがって、結果として生じる岩石には、一連の水平の層、つまり地層が含まれます。各層には、それが形成された特定の期間に典型的な化石が含まれています。最下層の地層には最古の岩石と最古の化石が含まれ、最上層の地層には最年少の岩石と最近の化石が含まれます。

動物や植物の連続性は、化石の発見からも見ることができます。地層の異なるレベルでのさまざまな化石の数と複雑さを研究することで、古い化石を含む岩石には化石化した生物の種類が少なく、それらの構造も単純であるのに対し、新しい岩石にはより多様な化石が含まれており、構造がますます複雑になっていることが示されています。^[121]

長年、地質学者はさまざまな地層や発見された化石の年代を大まかに推定することしかできませんでした。たとえば、堆積岩の形成時間を層ごとに推定することで推定していました。今日では、特定の岩石に含まれる放射性元素と安定元素の割合を測定することで、科学者は化石の年代をより正確に測定できます。この技術は放射年代測定法として知られています。

化石記録全体を通して、初期の地層レベルで出現する種の多くは、後のレベルでは姿を消しています。これは進化論的に、種が出現し絶滅した時期を示していると解釈されます。地理的地域と気候条件は、地球の歴史を通じて変化してきました。生物は特定の環境に適応しているため、絶えず変化する条件は、自然選択のメカニズムを通じて新しい環境に適応した種に有利に働きました。

化石化に適した条件が比較的稀であるにもかかわらず、推定25万種の化石が命名されている。^[122]個々の化石の数は種によって大きく異なるが、何百万もの化石が発見されている。例えば、ロサンゼルスのラ・ブレア・タールピットからは最終氷期の化石が300万個以上発見されている。 ^[123]化石の密度が高いことで知られるさまざまな地層には、さらに多くの化石が今も地中に埋もれており、地層に含まれる化石の総量を推定することができる。その一例が、南アフリカのボーフォート層（南アフリカの大部分を覆うカルー超層群の一部）で、獣弓類（爬虫類から哺乳類への移行形態）を含む脊椎動物の化石が豊富に存在する。^[124]この層には8000億の脊椎動物の化石が含まれていると推定されています。^[125]古生物学者は数多くの移行形態を記録し、「動物の進化における主要な移行の驚くほど包括的な記録」を構築しました。^[126]古生物学文献を調査すると、「すべての主要な動物グループがどのように関連しているかについての豊富な証拠があり、その多くは優れた移行化石の形で」あることがわかります。^[126]

化石記録は、生物の進化の歴史をたどる科学者にとって重要な情報源です。しかし、記録に固有の制限のため、関連する種のグループ間の中間形態の詳細なスケールは存在しません。記録に連続した化石が存在しないことは、生物グループの系統をたどる上で大きな制限となります。以前は知識の欠落であった中間形態を示す移行化石が発見されると、それらは一般に「ミッシング リンク」と呼ばれます。

カンブリア紀の始まりからオルドビス紀の終わりまでには、約 1 億年の隔たりがあります。カンブリア紀初期には、海綿動物、刺胞動物(クラゲなど)、棘皮動物(エオクリノイドなど)、軟体動物(カタツムリなど)、節足動物(三葉虫など)の化石が数多く発見されています。脊椎動物の典型的な特徴を備えた最初の動物であるアランダスピスは、オルドビス紀後期に存在していたとされています。そのため、無脊椎動物と脊椎動物の中間的なタイプの化石はほとんど見つかっていないが、有力な候補としてはバージェス頁岩の動物であるピカイア・グラシレンス^[127]とその茅天山頁岩の近縁種であるミロクンミンギア、ユンナノゾーン、ハイコウエラ・ランセオラータ[ ^128]、ハイコウイクティス^[129]などが挙げられる。

化石記録が不完全である理由のいくつかは次のとおりです。

• 一般的に、生物が化石になる確率は非常に低いです。
• いくつかの種やグループは、体が柔らかいため化石になる可能性が低くなります。
• 一部の種またはグループは、化石化に適さない環境で生活（および死亡）するため、化石になる可能性が低くなります。
• 多くの化石は侵食や地殻変動によって破壊されてきました。
• 化石のほとんどは断片的です。
• ある種の生態学的範囲の限界にある集団では、ある程度の進化的変化が起こりますが、これらの集団はおそらく小さいので、化石化の確率は低くなります（断続平衡を参照）。
• 同様に、環境条件が変化すると、種の個体数は大幅に減少する可能性が高く、そのため、これらの新しい条件によって引き起こされる進化的変化が化石化される可能性は低くなります。
• ほとんどの化石は外見上の形状に関する情報を伝えますが、生物がどのように機能したかについてはほとんど伝えません。
• これは、現代の生物多様性を参考にすると、発掘された化石は過去に生息していた多数の生物種のほんの一部に過ぎないことを示唆している。

北米の堆積層では始新世初期から現在に至るまでほぼ完全な化石記録が発見されており、馬は進化の歴史 (系統発生) の最も優れた例の 1 つとなっています。

この進化の過程は、ヒラコテリウム（一般にエオヒップスと呼ばれる）と呼ばれる小動物から始まる。ヒラコテリウムは、約5400万年前に北アメリカに生息し、その後ヨーロッパとアジアに広がった。ヒラコテリウムの化石は、現代の馬とは3つの重要な点で異なっていたことを示している。それは、キツネほどの大きさの小動物で、軽くて走るのに適応していたこと、四肢は短くて細く、足は長く、前肢には4本の指、後肢には3本の指があり、指はほぼ垂直であったこと、切歯は小さく、臼歯は低い冠と丸い尖頭を持ち、エナメル質で覆われていたことである。^[130]

ヒラコテリウムからエクウス（現代の馬）までの馬の進化の過程には、少なくとも 12属、数百種が関与していたと考えられます。環境条件の変化に対する馬の進化の主な傾向は、次のようにまとめることができます。

• サイズの増加（0.4 m から 1.5 m、15 インチから 60 インチ）。
• 手足や脚が長くなる;
• 側指の縮小;
• 第三指の長さと太さの増加。
• 切歯の幅の増加;
• 小臼歯を大臼歯に置き換えること。
• 歯の長さ、臼歯の歯冠高が増加します。

さまざまな地層で発見された化石植物は、ヒラコテリウムが生息していた湿地と森林地帯が次第に乾燥していったことを示している。生き残るためには、周囲の田園地帯をよく見渡すために頭を高く上げ、捕食者から逃げるために高速で旋回する必要があり、そのため体が大きくなって広がった足が蹄のある足に置き換わった。乾燥した硬い地面では、元々広がった足は支えとして不要になっただろう。歯の変化は、食性が柔らかい植物から草に変わったと仮定することで説明できる。各地質時代の優勢な属が選ばれており（図3eを参照）、馬の系統が祖先から現代の形へとゆっくりと変化したことがわかる。^[131]

 2004年より前、古生物学者は3億6500万年前までの岩石で、首、耳、4本の脚を持つ両生類の化石を発見していた。3億8500 万年以上前の岩石では、これらの両生類の特徴のない魚しか見つからなかった。進化論では、両生類は魚類から進化したので、3億6500万年前から3億8500万年前の岩石で中間形態が見つかるはずだと予測されていた。そのような中間形態は、3億8500万年以上前から保存されている多くの魚類のような特徴を持つだけでなく、多くの両生類の特徴も持つはずだ。2004年、3億7500 万年前の岩石でこの化石形態を特に探すためにカナダ北極の島々を訪れた探検隊が、ティクタリクの化石を発見した。^[132]しかし数年後、ポーランドの科学者がティクタリクより前の四肢動物の化石化した足跡の証拠を発見した。^[133]

さまざまな大陸や島々における種の存在または不在に関するデータ(生物地理学) は、共通の起源の証拠を提供し、種分化のパターンを明らかにすることができます。

すべての生物は、多かれ少なかれ環境に適応しています。生息地内の非生物的要因と生物的要因が、ある地理的領域で特定の種を支えることができる場合、同じ種が同様の地理的領域、たとえばアフリカと南アメリカで同様の生息地に見つかると想定されるかもしれません。しかし、これは当てはまりません。植物と動物の種は、世界中に不連続に分布しています。

• アフリカには旧世界ザル、類人猿、ゾウ、ヒョウ、キリン、サイチョウが生息しています。
• 南アメリカには、新世界ザル、クーガー、ジャガー、ナマケモノ、ラマ、オオハシが生息しています。
• 北米と南米の砂漠には自生するサボテンが生息しているが、アフリカ、アジア、オーストラリアの砂漠には、サボテンに似ているが非常に異なる自生の多肉植物（ Rhipsalis bacciferaを除く）が生息している。 ^[134]

オーストラリアは南米やアフリカの大部分と同じ緯度にあるにもかかわらず、その違いはさらに大きい。カンガルー、バンディクート、フクロネコなどの有袋類は、オーストラリア固有の哺乳類の約半分を占めている。^{[135]対照的に、有袋類は現在アフリカには全く見られず、}オポッサム、トガリネズミオポッサム、オオハナネズミが生息する南米の哺乳類動物相のより小さな部分を占めている。原始的な卵生哺乳類（単孔類）の唯一の現生の代表はハリモグラとカモノハシである。短い嘴のハリモグラ ( Tachyglossus aculeatus ) とその亜種はオーストラリア、タスマニア、ニューギニア、カンガルー島に生息しているが、長い嘴のハリモグラ ( Zaglossus bruijni ) はニューギニアにのみ生息している。カモノハシはオーストラリア東部の海域に生息している。タスマニア、キング島、カンガルー島には導入されている。これらの単孔類は世界の他の地域では全く見られない。^[136]一方、オーストラリアには他の大陸では一般的な胎盤哺乳類の多くのグループ (肉食動物、偶蹄類、トガリネズミ、リス、ウサギ目) がいないが、固有のコウモリとネズミ科のげっ歯類はいる。ウサギやキツネなど他の多くの胎盤動物は人間によって持ち込まれたものである。^[要出典]

その他の動物の分布例としては、アフリカ、オーストラリア、南極を除くすべての大陸に生息するクマと、北極圏とその隣接した陸地にのみ生息するホッキョクグマが挙げられる。 ^[137] ペンギンは、北極の気象条件が似ているにもかかわらず、南極周辺でしか見られない。海牛類の科は地球上の海域に分布しており、マナティーは西アフリカ海域、南アメリカ北部海域、西インド諸島海域にのみ生息し、近縁種のジュゴンはオーストラリア北部の大洋水域とインド洋周辺の海岸にのみ生息している。現在は絶滅したステラーカイギュウはベーリング海に生息していた。^[138]

同じ種類の化石は、過去には隣接していたことが知られているが、大陸移動の過程を経て、現在では地理的に大きく異なる場所にある地域からも発見されている。例えば、同じ種類の古代両生類、節足動物、シダの化石が南アメリカ、アフリカ、インド、オーストラリア、南極で発見されており、これらの地域がゴンドワナと呼ばれる単一の陸地として統合されていた古生代にまで遡ることができる。^[139]

島嶼生物地理学からの証拠は、進化生物学の発展において重要かつ歴史的な役割を果たしてきました。生物地理学の目的では、島は 2 つのクラスに分類されます。大陸島は、イギリスや日本のように、かつては大陸の一部であった島です。一方、ハワイ諸島、ガラパゴス諸島、セントヘレナなどの海洋島は、海で形成され、大陸の一部になったことがない島です。海洋島では、大陸や大陸島で見られる生物相とは異なる形で、固有の植物や動物が分布しています。海洋島には、固有の陸生哺乳類 (コウモリやアザラシがいる場合もあります)、両生類、淡水魚は生息していません。陸生爬虫類がいる場合もありますが (ガラパゴス諸島のイグアナやゾウガメなど)、多くの場合 (ハワイなど) 生息していません。これは、ネズミ、ヤギ、ブタ、ネコ、ハツカネズミ、オオヒキガエルなどの種が人間によってそのような島に持ち込まれると、しばしば繁栄するという事実にもかかわらずである。チャールズ・ダーウィンに始まり、多くの科学者が実験を行い、そのような島で見つかった、または見つからなかった動物や植物の種類は、これらの島がそれらの島に到達できた動植物によって偶然に定着したという理論と一致することを示した観察を行った。そのような偶然の定着は、渡り鳥によって運ばれた植物の種子、風によって海上に吹き飛ばされたコウモリや昆虫など、空気によって起こる可能性がある。または、大陸や他の島から海によって漂流することによっても起こる可能性がある（たとえば、塩水に浸かっても生き残ることができるココナッツなどの一部の植物の種子）、および嵐によって海に運ばれた植物のいかだの上で長期間生存できる爬虫類。^[140]

離島で見つかる種の多くは、特定の島や島群に固有の種であり、地球上の他の場所では見つからない種である。島固有の種の例としては、ニュージーランドの多くの飛べない鳥、マダガスカルのキツネザル、コモド島のコモドドラゴン^[141]、ソコトラ島のドラゴンズブラッドツリー^[142]、ニュージーランドのムカシタラ^{[143] [144]}などがある。しかし、そのような固有種の多くは、近くの島や大陸で見つかる種と関連しており、ガラパゴス諸島で見つかる動物と南アメリカで見つかる動物の関係はよく知られた例である。^[140]海洋島に生息する動植物の種類、海洋島に生息する固有種の多さ、そしてそのような種と近隣の大陸に生息する種との関係など、これらすべての事実は、近隣の大陸から来た種が島に定着し、それが現在そこに生息する固有種に進化したとすれば、最も簡単に説明できる。^[140]

その他の種類の固有種には、厳密な意味での島が含まれる必要はありません。島とは、孤立した湖や遠く離れた孤立した地域を意味する場合があります。これらの例としては、エチオピアの高地、バイカル湖、南アフリカのフィンボス、ニューカレドニアの森林などがあります。孤立した地域に生息する固有種の生物の例には、ニューカレドニアのカグー、^{[145]フィリピンのルソン}島の熱帯松林に生息するクラウドラット、^{[146] [147]}バハカリフォルニア半島のブージャムの木 ( Fouquieria columnaris ) 、^[148]バイカルアザラシ^[149]などがあります。

海洋島には、さまざまな生態学的ニッチを埋める近縁種のクラスターが生息していることが多く、そのニッチは大陸では非常に異なる種によって占められていることもよくあります。ガラパゴスのフィンチ、ハワイのミツスイ、ファンフェルナンデス諸島のヒマワリ科の種、セントヘレナ島のヤマモモなどのクラスターは、単一の種が島（または島群）に定着し、利用可能な生態学的ニッチを埋めるために多様化したという説明が最も適切であるため、適応放散と呼ばれます。このような放散は壮観な場合があり、ショウジョウバエ科の約半分にあたる800種がハワイ諸島に固有種です。ハワイのもう1つのわかりやすい例は、これらの島々にのみ生息する30種のグループであるシルバーソードアライアンスです。タールウィードの仲間には、火山の斜面で見事な花を咲かせるシルバーソードから、山頂から海抜までの様々な高度に生息する樹木、低木、蔓性植物、マット植物まで、またハワイの生息地も砂漠から熱帯雨林まで多岐にわたる。分子生物学的研究に基づくと、ハワイ以外でタールウィードに最も近い種は、北アメリカ西海岸で見られるタールウィードである。これらのタールウィードは、渡り鳥による散布を容易にする粘着性のある種子を持っている。 ^[150]さらに、島のほぼすべての種は交配が可能で、雑種はしばしば稔性があり、^[60]実験的に西海岸のタールウィードの2種とも交配されている。^[151]大陸の島々にはそれほど明確な生物相はないが、大陸から長く隔てられていた島々にも、マダガスカルの75種のキツネザルやニュージーランドの絶滅した11種のモアのように、固有種や順応放散が存在する。^{[140] [152]}

環状種とは、隣接する個体群と交配できる連続した個体群のことで、交配するには遠すぎる「末端」個体群が少なくとも 2 つあるが、すべての個体群間で遺伝子の流動が起こる可能性がある。 ^[153]環状種は種分化を表し、進化の証拠として引用されてきた。個体群が遺伝的に分岐するにつれて時間とともに何が起こるかを示している。具体的には、生きている個体群では、はるか昔に死んだ祖先個体群と、中間個体が絶滅した生きている個体群の間で通常時間とともに起こることを表しているからである。リチャード・ドーキンスは、環状種は「時間次元で必ず起こることを空間次元で示しているだけである」と述べている。^[154]

大陸移​​動と進化の組み合わせは、化石記録に何が見つかるかを予測するために時々使用される。グロッソプテリスはペルム紀の絶滅した種子シダ植物種である。グロッソプテリスは、古代ゴンドワナ大陸のペルム紀初頭頃の化石記録に現れる。^[155]大陸移動は、この樹木の現在の生物地理学を説明する。現在のグロッソプテリスの化石は、南アメリカ南東部、アフリカ南東部、マダガスカル全土、インド北部、オーストラリア全土、ニュージーランド全土のペルム紀の地層で発見され、南極の南端と北端に散在している。ペルム紀の間、これらの大陸はゴンドワナとしてつながっていた（図4cを参照）。これは、磁気縞、他の化石分布、およびペルム紀の南極の温暖な気候から離れた方向を指し示す氷河の傷跡と一致している。^{[156] [157]}

後獣類（有袋類とその絶滅した原始的な祖先を含む系統）の歴史は、進化論と大陸の移動を組み合わせて化石の地層学と分布に関する予測を行う方法の一例を示している。最古の後獣類の化石は、現在の中国で発見されている。^[158]後獣類は西に広がり、現代の北アメリカ（まだユーラシア大陸に属している）に進み、その後、約6500万年前まで北アメリカとつながっていた南アメリカに 広がった。有袋類は 、オーストラリアが分裂して間もなく、約5000万年前に南極を経由してオーストラリアに到達しており、これは1種のみが一度だけ分散したことを示唆している。^[159]進化論によれば、オーストラリアの有袋類は、アメリカ大陸で発見された古い有袋類の子孫であると考えられている。地質学的証拠は、3000万年から4000 万年前、南アメリカとオーストラリアはまだ南半球のゴンドワナ超大陸の一部であり、現在は南極の一部となっている陸地でつながっていたことを示唆している。したがって、モデルを組み合わせると、科学者は、4000万年から3000万年前に有袋類が現在の南アメリカから南極を経て現在のオーストラリアに移住したと予測できた。絶滅したPolydolopidae 科の最初の有袋類の化石は、1982年に南極半島のシーモア島で発見された。 ^{[160]その後、有袋類の}オポッサム目やミクロビオテリア目のメンバーを含むさらなる化石が発見され、[ ^161]有蹄類や謎の絶滅したゴンドワナテリア目のメンバー、おそらくSudamerica ameghinoiも発見された。^{[162] [163] [164]}

ラクダの歴史は、化石証拠を使って移動とその後の進化を再構築する方法の一例である。化石記録は、ラクダ科動物の進化は北アメリカで始まり（図4e参照）、そこから600万年前にベーリング海峡を越えてアジア、そしてアフリカへ、そして350万年前にパナマ地峡を通って南アメリカへと移動したことを示している。孤立した後は独自の進化を遂げ、アジアとアフリカではフタコブラクダとヒトコブラクダ、南アメリカではラマとその近縁種が生まれた。ラクダ科動物は、最終氷河期の終わりに北アメリカで絶滅した。^[165]

科学者は、自然選択が作用している数多くの出来事を観察し、記録してきました。最もよく知られている例は、医療分野における抗生物質耐性と、進化の発生を記録したよりよく知られている実験室実験です。自然選択は、長期にわたる発生と選択圧力が今日の地球上の生命の多様性につながる可能性があるという点で、共通の祖先と同等です。すべての適応（記録されている変化と記録されていない変化）は、自然選択（および他のいくつかの小さなプロセス）によって引き起こされます。「...自然選択は種分化の普遍的な部分である...」^[166]ことはよく知られており、種分化の主な推進力です。^[167]

人為選択は、比較的最近の共通の祖先を共有する生物の間に存在し得る多様性を実証する。人為選択では、各世代で 1 つの種が選択的に繁殖され、望ましい特徴を示す生物のみが繁殖できるようにする。これらの特徴は、次の世代でますます発達する。人為選択は、科学が遺伝的基礎を発見するずっと前から成功していた。人為選択の例には、犬の繁殖、遺伝子組み換え食品、花の繁殖、野生のキャベツなどの食品の栽培などがある。^{[168] [要出典]}

実験的進化では、制御された実験を使用して進化の仮説と理論をテストします。初期の例として、ウィリアム・ダリンジャーは1880年直前に、適応的な変化を強制する目的で微生物を熱にさらす実験を設定しました。彼の実験は約7年間実行され、発表された結果は高く評価されましたが、装置が故障した後、彼は実験を再開しませんでした。^[169]

実験的進化の大規模な例としては、リチャード・レンスキーが大腸菌を使った多世代実験がある。レンスキーは、大腸菌のいくつかの株が、数万世代を経て、クエン酸を代謝する複雑な新しい能力を進化させたことを観察した。 ^{[170] [171]}進化生物学者のジェリー・コインは、創造論に対する批判として、「私が最も気に入っているのは、これらの複雑な特徴が、ありそうもない出来事の組み合わせによって進化する可能性があると述べていることだ。それは、創造論者が起こり得ないと言っていることだ」とコメントした。^[170]代謝の変化に加えて、さまざまな細菌集団は、形態（細胞の全体的なサイズ）と適応度（祖先との競争で測定）の両方に関して分岐していることが判明した。^[172]

20 世紀のミジンコの種と鉛汚染に関する研究では、鉛汚染の増加が鉛耐性の強い選択につながると予測された。研究者は「復活生態学」を利用して、湖が鉛でひどく汚染されていた時代の何十年も前のミジンコの卵を孵化させた。研究で孵化した幼生は現在のミジンコと比較され、「広範囲にわたる歴史的環境ストレスに直面した場合、古い表現型と現代の表現型の間に劇的な適応度の違い」が示された。基本的に、現代のミジンコは高レベルの鉛に抵抗したり耐えたりすることができなかった (これは 21 世紀の湖での鉛汚染が大幅に減少したためである)。しかし、古い孵化した幼生は高レベルの鉛汚染に耐えることができた。著者らは、「復活生態学の技術を採用することで、数十年にわたる明確な表現型の変化を示すことができた」と結論付けた。^[173]

典型的な例は、イギリスの産業革命による汚染により、オオシモフリエダシャクの表現型の変化、すなわち明色から暗色への色順応であった。^{[174] [175]}

抗生物質耐性菌の発生と蔓延は、種の進化の過程の証拠である。したがって、バンコマイシン耐性黄色ブドウ球菌の出現とそれが入院患者に及ぼす危険は、自然選択による進化の直接的な結果である。合成抗生物質であるスルホンアミドに耐性のある赤痢菌株の増加も、新しい情報が進化の過程として生成されることを示している。^[176]同様に、さまざまな種類のハマダラカにおけるDDT耐性の出現や、オーストラリアの繁殖ウサギ集団における粘液腫症耐性の出現は、世代が急速に発生する種における進化の選択圧の状況において進化が存在する証拠である。

真菌（抗真菌耐性）、ウイルス（抗ウイルス耐性）、原生動物（抗原虫耐性）、細菌（抗生物質耐性）など、すべての微生物クラスは耐性を獲得します。すべての生命が普遍的な遺伝コードを持ち、さまざまなメカニズムを通じて進化の過程をたどることを考えれば、これは当然のことです。

人間が引き起こした環境に適応した生物のもう一つの例は、ナイロンを食べる細菌です。これは、ナイロン6製造の特定の副産物を消化できるフラボバクテリウムの菌株です。ナイロン分解酵素を合成する能力は、おそらく一段階の突然変異として発達し、その突然変異を持つ細菌の適応度が向上したために生き残ったという科学的コンセンサスがあります。これは、突然変異と自然選択による進化の良い例とみなされており、その進化は発生時に観察されており、人間によるナイロンの生産まで発生することはあり得ませんでした。^{[177] [178] [179] [180]}

モンキーフラワーの両亜種、ミムルス・オーランティアクス・プニセウス（赤い花）とミムルス・オーランティアクス・オーストラリス（黄色い花）は、ハチドリとスズメガの花粉媒介者の好みにより隔離されている。M . aurantiacus亜種の放射状花序は大部分が黄色であるが、M. a. ssp. puniceusとM. a. ssp. flemingiiは両方とも赤色である。系統解析により、赤色の花は2つの独立した起源を持つことが示唆されているが、これはすべてのM. aurantiacus亜種に存在する遺伝子MaMyb2のシス調節変異によって生じたものである。さらなる研究により、2つの独立した変異は起こらなかったが、1つのMaMyb2対立遺伝子が交雑により移入されたことが示唆された。^[181]

放射性栄養菌は、化学事故後に起こる自然淘汰の完璧な例である。放射性栄養菌は、ガンマ線を成長のための化学エネルギーに変換するためにメラニン色素を使用しているようで、2007年にチェルノブイリ原子力発電所の内部と周囲で成長する黒カビとして初めて発見された。アルバート・アインシュタイン医科大学の研究では、メラニンを含む3種類の菌類、クラドスポリウム・スフェロスパーマム、ワンギエラ・デルマティティディス、クリプトコッカス・ネオフォルマンスが、放射線レベルが通常の環境の500倍の環境でバイオマスが増加し、酢酸をより速く蓄積することが示された。^{[182] [183]}

生物学者ジョン・エンドラーは、トリニダード島でグッピー( Poecilia reticulata )を研究していたとき、魚の個体群に選択が働いていることを発見しました。他の可能性を排除するために、エンドラーはプリンストン大学の研究室の温室内に 10 個の池を作り、自然の生息地を模倣する高度に制御された実験を設定しました。各池には、自然の池と正確に一致する砂利が入れられました。トリニダード島の池からグッピーの無作為のサンプルを捕獲した後、彼はそれらを飼育して混ぜ合わせ、遺伝的に多様な同様の個体群を作り、それぞれの魚 (斑点の長さ、斑点の高さ、斑点の面積、相対的な斑点の長さ、相対的な斑点の高さ、総パッチ面積、標準体長) を測定しました。実験では、4 つの池にCrenicichla alta ( P. reticulata の主な捕食者) を加え、4 つの池にRivulus hartii (非捕食性の魚) を加え、残りの 2 つの池はグッピーだけが入ったままにしました。 10世代後、各池のグッピーの個体群を比較し、再度測定を行った。エンドラーは、対照群と非捕食者のプールでは個体群の色のパターンが劇的に変化し、捕食者のプールでは地味な色のパターンが発達していることを発見した。捕食者の圧力により、背景の砂利から目立たないようにする選択が行われたのである。^[184]

この実験と並行して、エンドラーはトリニダードでフィールド実験を行い、捕食者がいる池からグッピーを捕まえ、捕食者がいない上流の池に移した。15世代後、エンドラーは移されたグッピーが劇的でカラフルな模様を進化させたことを発見した。本質的に、両方の実験は同様の選択圧（すなわち、対照的な色彩の模様に対する捕食者の選択と対照的な色彩の模様に対する性的選択）による収束を示した。^[184]

デイヴィッド・レズニックによるその後の研究では、エンドラーがグッピーを高地の川に移してから11年後に野外個体群が調査された。この研究では、個体群がさまざまな方法で進化していることが判明した。鮮やかな色のパターン、成熟の遅れ、サイズの大型化、より小さな子の数、そして子の中のより大きな子孫などである。^{[185]トリニダード島の川における}P. reticulataとその捕食者に関するさらなる研究では、捕食による選択のさまざまなモードがグッピーの色彩パターン、サイズ、行動だけでなく、その生涯と生涯パターンも変化させたことが示された。^[186]

自然淘汰は現代の人類集団にも見られ、最近の研究結果では、重篤な衰弱性疾患であるクールー病のリスクがある集団では、プリオンタンパク質遺伝子 G127Vの免疫変異体が非免疫対立遺伝子よりも著しく過剰に発現していることが実証されている。科学者は、この遺伝子変異体が急速に選択された理由の 1 つは、非免疫者におけるこの疾患の致死性にあると仮定している。^{[187] [188]}他の集団で報告されている進化の傾向には、生殖期間の延長、コレステロール値、血糖値、血圧の低下などがある。^[189]

人間集団で起こる選択のよく知られた例は、乳糖耐性である。乳糖不耐症は、消化器系に必要な酵素ラクターゼが欠如しているために、乳糖を代謝 できない状態である。哺乳類の正常な状態では、離乳期（種に特有の期間）の終わりに、種の若い個体はラクターゼ産生が減少する。乳製品を消費しない社会の人間では、ラクターゼ産生は通常、生後4年間で約90％低下するが、時間の経過に伴う正確な低下は大きく異なる。^[190]成人におけるラクターゼ活性の持続は、MCM6遺伝子にあるC/T 13910とG/A 22018という2つの多型に関連している。^[191]この遺伝子の違いにより、ラクターゼ産生の停止が解消され、これらの集団のメンバーは生涯を通じて生乳やその他の新鮮乳製品や発酵乳製品を問題なく消費し続けることができる。これは進化的に最近のこと（約1万年前（ヨーロッパでは7,500年前）^[192]）で、乳製品の消費に適応したものと思われます。 ^[193 ]そして、北ヨーロッパと東アフリカの両方で、歴史的に牧畜生活を送っていた集団において独立して発生しました。^{[194] [195]}

1971年、Podarcis sicula（イタリアカワラトカゲ）の成体標本10匹がクロアチアのPod Kopište島からPod Mrčaru島（東に約3.5km）に運ばれました。両島はラストヴォ島近くのアドリア海にあり、この島でこのトカゲは新たなボトルネック型個体群を形成しました。^{[196] [197] 2つの島は大きさ、}標高、微気候が似ており、陸生捕食者がほとんどいないため^[197]、P. siculaは人間の干渉を受けることなく数十年にわたって生息数を増やし、現在では地域的に絶滅している^[196] Podarcis melisellensisの個体群と競争して優位に立っていました。^[198]

1990年代、科学者たちはポド・ムルチャルに戻り、そこに生息するトカゲがコピシュテのトカゲとは大きく異なっていることを発見した。ミトコンドリアDNA分析により、現在ムルチャルに生息するP. siculaは遺伝的にコピシュテの個体群と非常に類似していることが確認されたが、^[196]新しいムルチャルのP. siculaの個体群は、元のコピシュテの個体群と比較して、平均サイズが大きく、後肢が短く、最大疾走速度が低く、模擬捕食者による攻撃に対する反応が異なっていた。 [197]これらの変化は、「捕食の激しさが緩和された」ことと、ムルチャルの植物による保護が強化されたことに起因するとされた。 [ ^{197 ]}

2008年にさらに分析を行ったところ、MrčaruのP. sicula個体群は、元のKopište個体群と比較して、頭部の形態が著しく異なり（より長く、より幅広く、より高い頭部）、噛む力が強いことが明らかになりました。^[196]この頭部形状の変化は、食性の変化と一致しています。KopišteのP. siculaは主に昆虫食ですが、Mrčaruのものは植物質をかなり多く食べます。^[196]採餌スタイルの変化は、Mrčaru個体群の個体密度の上昇と縄張り行動の減少に寄与した可能性があります。^[196]

2つの個体群の間に発見されたもう一つの違いは、ムルチャルトカゲに盲腸弁が発見されたことである。盲腸弁は食物の通過を遅らせ、発酵室を提供し、共生微生物がセルロースをトカゲが消化できる栄養素に変換できるようにする。^[196]さらに、研究者は線虫がムルチャルトカゲの腸内によく見られるが、盲腸弁を持たないコピシュテP.シキュラには存在しないことを発見した。 ^[196]盲腸弁は、既知の鱗のある爬虫類の種全体の1％未満にしか見られず、^[196]「適応的な新奇性、先祖の個体群には存在せず、これらのトカゲで新たに進化したまったく新しい特徴」と説明されている。^[199]

同様の研究は、バージニア州ポーツマスのエリザベス川の水を汚染する多環芳香族炭化水素（PAH）に関しても行われた。この化学物質は、タールの一種であるクレオソートの産物である。大西洋キリフィッシュ（ Fundulus heteroclitus）は、AHR遺伝子（トムコッドに関与する遺伝子と同じ）に関連するPAHに対する耐性を進化させてきた。この特定の研究は、ハドソン川のトムコッド内で変異したPAHによって引き起こされる「急性毒性および心臓奇形性」に対する耐性に焦点を当てた。^[200]

選択圧による遺伝子改変を直接観察した例として、タラのPCB耐性が挙げられる。ゼネラル・エレクトリック社が1947年から1976年にかけてハドソン川にポリ塩化ビフェニル（PCB）を投棄した後、その川に生息するトムコッド（Microgadus tomcod）は、この化合物の毒性作用に対する耐性が高まったことが判明した。^[201]この毒素に対する耐性は、特定の遺伝子のコーディング領域の変化によるものである。遺伝子サンプルは、ニューイングランド地域の8つの異なる川（セントローレンス川、ミラミチ川、マーガリー川、スクアムスコット川、ナイアンティック川、シンネコック川、ハドソン川、ハッケンサック川）に生息するタラから採取された。遺伝子分析の結果、最南端の4つの川に生息するトムコッドの個体群では、遺伝子AHR2（アリール炭化水素受容体2）が、2つのアミノ酸が欠失した対立遺伝子として存在していることが判明した。^[202]この欠失により、魚種にPCB耐性が付与され、ハドソン川のトムコッドの99％、ハッケンサック川の92％、ナイアンティック川の6％、シンネコック湾の5％で確認されました。^[202]サンプルを採取した水域に沿ったこのパターンは、大西洋トムコッドのPCB耐性の進化につながる選択圧の直接的な相関関係を示唆しています。^[202]

都市の野生生物は、人間が野生生物に及ぼす選択圧の広範かつ容易に観察できる例である。人間の居住地の拡大に伴い、様々な動物がこれらの都市環境で生き残るために適応してきた。これらのタイプの環境は生物に選択圧を及ぼし、しばしば新たな適応につながる。例えば、フランスで見られる雑草のCrepis sanctaには、重い種子とふわふわした種子の2種類の種子がある。重い種子は親植物の近くに落ち、ふわふわした種子は風に乗って遠くまで飛んでいく。都市環境では、遠くまで飛んでいく種子はしばしば不毛なコンクリートの上に落ちる。約5～12世代以内に、この雑草は田舎の同族よりもかなり重い種子を生産するように進化する。^{[203] [204]}都市の野生生物の他の例としては、世界中の都市環境に適応しているカワラバトやカラスの種、サイモンズタウンのアフリカペンギン、南アフリカのヒヒ、そして人間の居住地に生息する様々な昆虫などがある。研究が行われ、人間が作り出した環境との相互作用により、動物（特に哺乳類）の行動と物理的な脳の大きさに顕著な変化が見られることが明らかになった。^{[205] [206]}

生態的変異を示す動物は、個体群分化を維持するメカニズムに関する研究を可能にします。ニューメキシコ州のホワイトサンズ砂漠に生息する3種のトカゲの研究から、自然選択、遺伝子型および表現型の変異、 ^{[207] [208]}、適応と生態形態学、^[209]、社会的シグナリング^{[210]に関する豊富な情報が得られました。Holbrookia} maculata、Aspidoscelis inornatus、およびSceloporus undulatusは、この地域の暗い土壌と白い砂の両方に適合する生態的個体群を示しています。これらの種について行われた研究では、強い選択圧により、暗い個体群と明るい個体群の間には顕著な表現型と遺伝子型の違いが明らかになりました。例えば、H. maculataは、淡色個体群の中で最も強い表現型の違い（基質との適合性が最も高い）を示し、これは個体群間の遺伝子流動が最も少なく、他の2種のトカゲと比較した場合の遺伝的差異が最も大きいことと一致している。^[207]

ニューメキシコ州のホワイトサンズは、最近の地質学的形成物（およそ 6000 年前^[210]からおそらく 2000 年前^[207]）である。これらの石膏砂丘が最近形成されたということは、明るい色のバリエーションを示す種が比較的短い時間枠で進化したことを示唆している。前述の 3 種のトカゲは、生態的変異体と共存して、さまざまな社会的シグナル色を示すことがわかっている。^[210] 3 種は、環境からの選択圧により、明るい色の変異体を収束進化させただけでなく、形態、行動（この場合は逃避行動）、パフォーマンス（この場合は全力疾走速度）という生態形態学的な違いも総合的に進化させた。^{[209]ロッシュの研究では、} H. maculataとS. undulatusの逃避行動について驚くべき結果が見つかった。暗い色の変異体を白い砂の上に置くと、驚愕反応が大幅に減少した。この結果は砂の温度や視力に関連するさまざまな要因によるものである可能性がありますが、原因に関係なく、「...不一致のトカゲが全力疾走できないことは、捕食者に直面したときに不適応である可能性があります」。^[209]

種分化は、新しい生物種が出現する進化の過程である。生物学者は、種を構成するものについて異なる理論的枠組みを用いて種を研究しており（種問題および種複合体を参照）、その区分については議論がある。^[211]しかし、現在の研究の多くは、「種分化は、すべての遺伝子に同時に影響を及ぼす不連続性ではなく、系統的特徴が出現する過程である」^[212]と示唆しており、異所性（最も一般的な種分化の形態）では、「生殖隔離は、隔離された集団における進化的変化の副産物であり、したがって進化上の偶然と見なすことができる」^[213] 。種分化は後者（異所性）の結果として起こるが、さまざまな異なる因子が文書化されており、多くの場合、さまざまな形で定義および分類されている（例えば、周所性、傍所性、同所性、倍数化、雑種化など）。種分化の例は、自然界と実験室の両方で観察されている。 A.-B フローリンと A. オディーン氏は、「異所的種分化の強力な実験室的証拠は不足している...」と指摘している。しかし、（異所的種分化のモデルに特に焦点を当てた）実験室研究とは対照的に、「種分化は間違いなく起こる。[そして]自然界からの膨大な量の証拠により、それ以外の議論は不合理である」。^{[214]コインとオールは、}ショウジョウバエに関する19の実験室実験のリストを作成し、分岐選択による異所的種分化の例を示すとともに、「異所的生殖隔離は、分岐選択の副産物として進化する可能性がある」と結論付けている。^[215]

種分化を記録した研究は豊富です。生物学者は自然界における種分化の数多くの例を記録してきました。進化は、観察者が必要と考えるよりもはるかに多くの種を生み出してきました。たとえば、甲虫の種は35万種以上記載されています。^[216]種分化の例は、前述のように、島嶼生物地理学の観察と適応放散のプロセスから得られます。共通の起源の証拠は、地層内の種分化の​​古生物学的研究からも見つけることができます。以下に説明する例は、種分化のさまざまなモードを表しており、共通の起源の強力な証拠を提供します。

種分化研究のすべてが「始まりから終わりまで」の分岐を直接観察するわけではない。これは研究の限界と定義の曖昧さによるもので、時折、研究が歴史的再構築に向かうことになる。これを考慮すると、例は豊富にあり、以下は完全に網羅的ではなく、観察された例のほんの一部にすぎない。もう一度、「...自然選択は種分化の普遍的な部分である...」^[166]という確立された事実に注意し、種分化の主な推進力である^[167]ため、以下では、種分化の例は選択と相互に依存し、対応することが多い。

種を構成するものの概念を検討する場合、化石記録内には限界がある。古生物学者は主に別の枠組み、すなわち形態学的な種の概念に頼っている。^[217]化石には生殖行動や遺伝物質などの情報がないため、古生物学者は表現型の違いによって種を区別する。^[217]化石記録の徹底的な調査により、（古生物学の文脈での）種分化に関する多くの理論が生まれ、研究の多くは、静止状態、句読点、および系統の分岐が一般的であると示唆している。1995年、DHアーウィンらは、主要な著作「化石記録における種分化への新たなアプローチ」を出版した。これは、（1972年から1995年までの）化石の種分化に関する58の研究をまとめたもので、ほとんどの例が静止状態（アナジェネシスまたは句読点を含む）を示唆し、16の研究が種分化を示唆していることが判明した。^[217]一見すると停滞が支配的な結論のように見えるにもかかわらず、この特定のメタ研究ではさらに深く調査し、「...単一のパターンが支配的であるようには見えない...」と結論付け、「...単一の系統の歴史において停滞と漸進主義の両方を示す研究が多数ある」と結論付けました。 ^[218]実施された研究の多くは、プランクトン微化石に関する大量のデータを提供できる海底堆積物を利用しています。 ^[217]地層学における化石の連続性は、化石生物の進化の傾向を判断するために使用できます。さらに、種分化の発生はデータから解釈することができ、形態学的進化と種分化の両方を記録する多くの研究が行われてきました。

プランクトン性有孔虫Globorotalia truncatulinoidesに関する広範な研究は、環境と進化の関係とともに、古生物地理学および古環境研究への洞察をもたらしました。G. truncatulinoidesの古生物地理学に関する広範な研究で、研究者らは新しい種の形成を示唆する証拠を発見しました (同所的種分化の枠組みによる)。3 種G. crassaformis、G. tosaensis、およびG. truncatulinoidesを含む堆積物から採取されたコアにより 、270 万年前より前にはG. crassaformisとG. tosaensisのみが存在していたことがわかりました。その当時に種分化イベントが発生し、中間形態がかなり長い間存在しました。最終的にG. tosaensis は記録から消えますが (絶滅を示唆)、現存するG. crassaformisとG. truncatulinoidesの中間として存在します。この化石の記録は、3種の形態学的特徴によって構築された既存の系統樹とも一致した。^[219]図6aを参照。

研究者らは、放散虫5種（Calocycletta caepa、Pterocanium prismatium、Pseudoculous vema、Eucyrtidium calvertense、およびEucyrtidium matuyamai ）の大規模な研究で、各系統にかなりの進化的変化があったことを明らかにした。これと並行して、近縁種であるE. calvertenseとE. matuyamaiの動向から、約190万 年前にE. calvertenseが太平洋の新しい地域に侵入し、主要個体群から孤立したことがわかった。この種の地層学は、この孤立した個体群がE. matuyamaiに進化したことを明確に示している。その後、まだ存在し、変化がなかったE. calvertense個体群の地域に再侵入し、体の大きさが突然減少した。最終的に、侵入種であるE. matuyamaiは地層から姿を消した（おそらく絶滅による）と同時に、E. calvertenseの個体群の縮小も止まった。その時点から、個体数の変化は一定になった。著者らは、競争によって引き起こされた形質の置換を示唆している。^{[220] [221]}

研究者らは、太平洋の8つの堆積コアから採取した5,000個のリゾソレニア（プランクトン性珪藻）標本の測定を実施した。コアサンプルは200万年にわたるもので、堆積磁場反転測定を使用して年代順に並べられた。すべてのコアサンプルから同様の分岐パターンが見られた。310万年前以前に単一の系統（ R. bergonii）が発生し 、それ以降に形態的に異なる2つの系統（娘種：R. praebergonii）が発生した。サンプルの測定に使用されたパラメータは、各コア全体で一貫していた。^[222]娘種R. praebergoniiに関する追加研究では、分岐後にインド洋に侵入したことが判明した。^{[217] [223]}

最近、プランクトン性有孔虫のターボロタリアに関する研究が行われた。著者らは「海洋学的に安定した熱帯北太平洋環流内の場所から、地層順に並べられた 51 個のサンプル」を抽出した。200 種の個体を、10 の特定の形態学的特性 (サイズ、圧縮指数、チャンバーのアスペクト比、チャンバーの膨張、開口部のアスペクト比、テストの高さ、テストの膨張、臍の角度、巻き方向、および最終渦巻き内のチャンバーの数) を使用して調べた。多変量統計クラスタリング法を使用して、この種は45 Ma から約 36 Ma まで始新世で無方向性に進化し続けたことが研究でわかった。しかし、36 Ma から約 34 Ma まで、地層は 2 つの明確なクラスターを示し、それらは単一の種とは区別できる重要な特徴を持っていた。著者らは、種分化が起こったに違いなく、2 つの新しい種は以前の種の子孫であると結論付けた。^[224]    

化石記録による制限にもかかわらず、脊椎動物の種分化の​​証拠は存在する。海洋無脊椎動物に見られる同様のパターンを記録する研究が行われてきた。^[217]例えば、小型哺乳類の形態変化の速度、進化の傾向、種分化パターンを記録した広範な研究は、科学文献に大きく貢献している。^[225]

哺乳類の4つの属、ヒオプソドゥス、ペリコドゥス、ハプロミルス（始新世の3つ）、プレシアダピス（暁新世の3つ）に関する研究では、多数の地層と標本サンプルを採取した結果、各グループが「緩やかな系統進化、全体的なサイズの増加、小型種の反復的進化、および各新系統の起源に伴う特徴の分岐」を示していることが判明しました。 ^[226]この研究の著者は、種分化が識別可能であると結論付けました。形態学的傾向と進化速度に関する別の研究では、ヨーロッパのアルビコリド齧歯類が500万年の間に52の異なる系統に広がり、 系統の漸進性、句読点、停滞の例を記録しました。^[227]

ウィリアム・R・ライスとジョージ・W・ソルトは、一般的なミバエで同所的種分化の実験的証拠を発見した。彼らはカリフォルニア州デイビスでキイロショウジョウバエの個体群を収集し、蛹を生息地の迷路に入れた。生まれたばかりのハエは、餌を見つけるために迷路を調べなければならなかった。ハエが餌を見つけるために選択できるのは、明暗（走光性）、上下（走地性）、アセトアルデヒドの匂いとエタノールの匂い（走化性）の3つだった。これにより、ハエは最終的に42の空間的・時間的生息地に分割された。次に、彼らは反対の生息地を選択する2つの系統を培養した。系統の1つは早く出現し、アセトアルデヒドに引き寄せられて暗闇ですぐに上方に飛び立った。もう1つの系統は遅く出現し、光とエタノールに引き寄せられてすぐに下方に飛び立った。次に、2つの系統の蛹を一緒に迷路に入れ、餌のある場所で交尾させた。生息地を切り替えた雌のハエには選択的ペナルティが課せられた。これは、配偶子が次世代に受け継がれないことを意味した。この交配テストを25世代行った後、2つの系統の間で生殖隔離が示された。彼らは生息地の切り替えに対するペナルティを設けずに実験を再度繰り返したが、結果は同じで、生殖隔離が生じた。^{[228] [229] [230]}

虫こぶを形成するハチの一種であるBelonocnema treataeの研究では、異なる宿主植物 ( Quercus geminataとQ. virginiana ) に生息する個体群は、体の大きさや虫こぶの形態が異なり、性的隔離が強く表れていることがわかった。この研究では、異なる宿主植物に生息するB. treatae の個体群は、種分化を促進する分岐選択の証拠を示すだろうという仮説が立てられた。研究者らは、虫こぶハチの種とオークの木の産地をサンプリングし、体の大きさ (各ハチの右脛骨) を計測し、虫こぶ室の数を数えた。計測に加えて、交配アッセイと統計分析も実施した。また、2 つのmtDNAサイト (シトクロム C から 416 塩基対、シトクロム酸化酵素から 593 塩基対) の遺伝子分析も実施し、「異所性個体群間の分岐後の時間による交絡効果をコントロール」した。^[231]

追加の研究では、研究者らは2種のタマバチB. treataeとDisholcaspis quercusvirensを研究し、宿主に関連する集団間に大きな形態学的および行動的変異があることを発見しました。この研究は、種分化の前提条件をさらに混乱させました。^[232]

進化の作用の一例としては、サンザシバエ（Rhagoletis pomonella）（別名リンゴウジバエ）が挙げられ、同所的種分化が起こっていると思われる。^[233]サンザシバエの異なる個体群は、異なる果実を食べる。19世紀、外来種であるリンゴが導入されてからしばらくして、北米に独特の個体群が出現した。このリンゴを食べる個体群は通常、リンゴだけを食べ、歴史的に好まれてきたサンザシの果実は食べない。現在のサンザシを食べる個体群は通常、リンゴを食べない。13のアロザイム遺伝子座のうち6つが異なるという事実、サンザシバエはリンゴバエよりも成熟する時期が遅く、成熟するまでに時間がかかること、交雑の証拠がほとんどないこと（研究者らは4～6%の雑種化率を記録している）などの証拠から、種分化が起こっていることが示唆されている。^{[234] [235] [236] [237] [238]}

ロンドン地下鉄の蚊は、ロンドン地下鉄で見られるイエカ属の蚊の一種である。地上の種であるCulex pipiensから進化した。この蚊は、ロンドン地下鉄で最初に発見されたが、世界中の地下システムで見つかっている。前世紀以降、地上のCulex pipiensから人工の地下システムに適応したのではないかと示唆されているが^[239]、より最近の証拠は、北部の都市の暖かい地下空間に適応したCulex pipiensに関連する南部の蚊の変種であることを示唆している。 ^[240]

2種の行動は非常に異なり、^[241]交配が非常に困難で、^[239]対立遺伝子頻度も異なり、創始者イベント中の遺伝的浮動と一致している。^[242]より具体的には、この蚊、Culex pipiens molestus は一年中繁殖し、寒さに弱く、ネズミ、マウス、人間を刺す。一方、地上種のCulex pipiensは寒さに強く、冬眠し、鳥だけを刺す。2つの変種を交配させたところ、卵は不妊であり、生殖隔離を示唆した。^{[239] [241]}

遺伝子データによると、ロンドン地下鉄の蚊のモレスタス型は、各駅の個体群が最も近い地上個体群（つまりアピエンス型）と関連しているのではなく、共通の祖先を持っているようだ。バーンとニコルズの仮説は、地下環境への適応はロンドンで局所的に一度だけ起こったというものだった。これらの大きく離れた個体群は、非常に小さな遺伝的差異によって区別されており、モレスタス型が発達したことを示唆している。ロシアの10都市の地下個体群で共有されている単一のmtDNA差異。^[243]ヨーロッパ、日本、オーストラリア、中東、大西洋諸島にまたがる個体群で単一の固定されたマイクロサテライト差異。 ^[240]

パナマ地峡がいつ閉じたのかについては議論がある。 「...複数の証拠と独立した調査」を用いた証拠の多くは、約270万年から350万年前に閉じたことを裏付けている。^[244]しかし、最近の研究では、1300万年から1500 万年前には、より早い一時的な橋が存在していたと示唆されている。^[245]地峡がいつ閉じたかに関係なく、生物学者は太平洋側とカリブ海側の種を研究することができ、これは「進化における最大の自然実験の1つ」と呼ばれている。^[244]アルフェウス属のテッポウエビの研究は、異所的種分化イベントの直接的な証拠を提供し、^[246]分子進化の速度に関する文献に貢献した。^[247]「多座データセットと合体ベースの分析方法」を使用した系統学的再構築は、グループ内の種の関係を支持しており^[244] 、分子時計技術は、 300万年前から1500万年前の間に15組のアルフェウス 種が分離したことを支持している。^[247]

植物学者のヴァーン・グラントは、植物の種分化に関する研究と主要な出版物によって、植物の種分化の​​分野を切り開きました。^[248]前述のように、多くの生物学者は生物学的種の概念に依存しており、一部の現代の研究者は系統学的種の概念を利用しています。どの枠組みを研究に適用すべきかについては、この分野で議論があります。^[248]いずれにせよ、生殖隔離は種分化のプロセスにおける主要な役割であり、それぞれの分野の生物学者によって広範囲に研究されてきました。

雑種化と倍数性は、植物の種分化に大きく寄与していることも判明している。^[249]分子マーカーの出現により、「雑種化はこれまで考えられていたよりもかなり頻繁に行われている」。^[248]種分化につながるこの2つのモードに加えて、花粉媒介者の好みと隔離、染色体の再編成、および分岐自然選択が植物の種分化に重要になっている。さらに、最近の研究では、性選択、エピジェネティックドライバー、およびバランス選択によって引き起こされる不適合な対立遺伝子の組み合わせの作成も、新しい種の形成に寄与していることが示唆されている。^[249]これらのモードの例は、実験室と自然の両方で研究されている。研究では、「植物の固着性により... [それが] 生態学的種分化の相対的重要性を高める...」ことも示唆されている。^[250]

2つの異なる種間の交雑は、時には異なる表現型につながる。この表現型は親の系統よりも適応力が高い場合もあり、そのため自然選択はこれらの個体に有利に働く可能性がある。最終的に生殖隔離が達成されれば、別の種につながる可能性がある。しかし、雑種とその親との間の生殖隔離は特に達成が難しく、そのため雑種種分化はまれな出来事であると考えられている。しかし、生殖隔離をもたらす交雑は、植物における種分化の重要な手段であると考えられている。 ^[251]なぜなら、倍数性（各染色体の2つ以上のコピーを持つこと）は、動物よりも植物でより容易に許容されるからである。^{[252] [253]}

倍数性は雑種において繁殖を可能にするため重要であり、2つの異なる染色体セットはそれぞれ減数分裂中に同一のパートナーと対になることができる。^[254]倍数体は遺伝的多様性も高いため、小規模な集団における近親交配による弱勢を避けることができる。 ^{[255]染色体数の変化を伴わない交雑は、同質倍数体雑種分化と呼ばれる。これは非常にまれであると考えられているが、} Heliconius 蝶^[256]やヒマワリで確認されている。染色体数の変化を伴う倍数体種分化は、特に植物種においてより一般的な現象である。

倍数性は、同所性における急速な種分化を数多く引き起こしてきたメカニズムである。なぜなら、例えば、四倍体×二倍体の交配で生まれた子孫は、しばしば三倍体の不妊子孫となるからである。 ^[257]すべての倍数体が親植物から生殖的に隔離されているわけではなく、例えば、四倍体を生み出す三倍体雑種×二倍体の交配や、二倍体の減数分裂で減数されていない配偶子と四倍体の配偶子との交配などにより、遺伝子流動が依然として起こり得る。現存する多くの植物種とほとんどの動物種は、進化の歴史の中で倍数化という出来事を経験してきたと示唆されている。^{[254] [258]}倍数体の成功した種の生殖は、単為生殖または無融合生殖によって無性生殖となることがある。理由は不明であるが、多くの無性生物が倍数体であるからである。倍数体の哺乳類の稀な例が知られているが、ほとんどの場合、出生前死亡に至る。

研究者は生殖隔離を種分化の鍵とみなしている。^[259]種分化研究の主要な側面は、生殖を阻害する障壁の性質を決定することである。植物学者は、動物学の分類である受精前障壁と受精後障壁は不十分であると考えることが多い。^[259]以下に示す例は、種分化のプロセスについての洞察を与えてくれる。

スコットランド、サウス・ラナークシャーのリードヒルズ川ショートクルー川のほとりで、モンキーフラワー（ Mimulus peregrinus ）の新しい異質倍数体種の誕生が観察された。Mimulus guttatus（14対の染色体を含む）とMimulus luteus（染色体重複により30～31対を含む）の2種の交配種から生まれたM. peregrinusは、 6つの染色体のコピーを持っている（不妊雑種三倍体の重複による）。これらの種は、その性質上、自家受粉する能力がある。染色体の数が多いため、M. guttatus、M. luteus、またはそれらの不妊三倍体の子孫とはつがうことができない。M . peregrinusは子孫を残さずに死ぬか、または事実上自分自身で繁殖して新しい種になる。^{[260] [261]}

ラファノブラッシカには、ラファヌス属（ダイコン）とブラシカ属（キャベツなど）の属間雑種がすべて含まれる。 [262] [263] ラファノブラッシカは、ラディッシュ（Raphanus sativus）とキャベツ（Brassica oleracea）の異質倍数^体交配種である。この親の植物は現在、ラディコルとして知られている。ラファノブラッシカには他に2つの稔性形態が知られている。ラファヌス・サティウスとブラシカ・ラパの異質倍数体雑種であるラパラディッシュは、飼料作物として栽培されている。「ラファノフォルティ」は、ブラシカ・トゥルネフォルティとラファヌス・カウダトゥスの異質倍数体雑種である。ラファノブラッシカは（雑種であるにもかかわらず）不妊ではないため、魅力的な植物である。このため、一部の植物学者は、自然界における別の種の花粉による花の偶発的な交雑は、高等植物に共通する種分化のメカニズムである可能性があると提唱している。

ウェルシュ・グラウンドセルは、2つの異なる種に由来する染色体セットを含む異質倍数体植物である。その祖先は、近縁種のグラウンドセル（Senecio vulgaris）とオックスフォード・ラグワート（Senecio squalidus ）が隣り合って生育すると、自然発生的に発生する不妊雑種であるSenecio × baxteriである。20世紀初頭のある時期、 S. × baxteri植物の染色体数が偶然に倍増し、新しい生殖可能な種が形成された。^{[264] [265]}

ヨークグラウンドセル（Senecio eboracensis ）は、自家不和合性の Senecio squalidus（別名オックスフォードラグワート）と自家和合性のSenecio vulgaris（別名コモングラウンドセル）の雑種である。 S. vulgarisと同様に、S. eboracensisは自家和合性であるが、親種との自然交雑がほとんど見られず、したがって生殖的に隔離されており、この新しい雑種とその親の間には強い品種障壁が存在することを示している。これは、親のF1雑種をS. vulgarisに戻し交配して生じたものである。S. vulgarisは英国原産であるが、S. squalidusは 18 世紀初頭にシチリア島から導入されたため、S. eboracensis は過去 300 年以内にこれら 2 種から分化した。

同じ2つの親から派生した他の雑種も知られている。S .  x baxteriのように不妊のものもある。生殖可能な雑種も知られており、現在イギリスでよく見られるS. vulgaris var. hibernicusや、分子生物学的証拠によると異なる場所で少なくとも3回は独立して発生したと思われる異質六倍体の S. cambrensisなどがある。形態学的および遺伝学的証拠は、S. eboracensisが他の既知の雑種とは別種であることを裏付けている。 ^[266]

マックス・プランク発生生物学研究所のカーステン・ボンブリーズらは、シロイヌナズナ（Arabidopsis thaliana）に2つの遺伝子を発見した。両方の遺伝子が個体に受け継がれると、雑種植物内で反応が起こり、自身の免疫系がそれを攻撃する。親株では、これらの遺伝子は有害ではなかったが、組み合わせると欠陥のある反応をするように別々に進化した。^[267]これを検証するために、ボンブリーズは、遺伝的に異なる280種のシロイヌナズナを861通りの方法で交配し、得られた雑種植物の2%が壊死性であることを発見した。同じ指標を割り当てるとともに、20種の植物は、1,080個の遺伝子のグループ内で同等の遺伝子活性を共有していた。ボンブリーズは、ほぼすべてのケースで、自己免疫反応を引き起こすのに必要なのは2つの遺伝子だけであることを発見した。ボンブリーズは1つの雑種を詳しく調べたところ、2つの遺伝子のうち1つがNB-LRRクラスに属していることを発見した。これは、新たな感染を認識する際に関与する一般的な耐病性遺伝子のグループである。ボンブリーズが問題のある遺伝子を除去すると、雑種は正常に発達した。^[267]世代を重ねるごとに、これらの不適合性によって異なる植物株の間に分裂が生じ、交配が成功する確率が低下し、異なる株が別の種に変わる可能性がある。^[268]

トラゴポゴンは、雑種分化が観察された一例です。20世紀初頭、人類は3種のサルシファイを北米に持ち込みました。これらの種、ウエスタンサルシファイ（ Tragopogon dubius）、メドーサルシファイ（ Tragopogon pratensis）、およびオイスタープラント（ Tragopogon porrifolius）は、現在、都市の荒れ地によく見られる雑草です。1950年代、植物学者は、既知の3種が重なり合うアイダホ州とワシントン州の地域で、2つの新種を発見しました。1つの新種、 Tragopogon miscellusは、 T. dubiusとT. pratensisの4倍体雑種です。もう1つの新種、 Tragopogon mirusも異質倍数体ですが、その祖先はT. dubiusとT. porrifoliusです。これらの新種は通常、最初に記載した植物学者にちなんで「オウンビー雑種」と呼ばれています。 T. mirusの個体群は主に自身の個体の繁殖によって増殖するが、さらなる交雑によりT. mirusの個体群は増加し続ける。 ^[269]

T. dubiusとT. pratensis はヨーロッパで交配したが、交雑することはなかった。2011 年 3 月に発表された研究によると、この 2 つの植物が 1920 年代に北米に導入されたとき、交配して交雑種Tragopogon miscellusの染色体数が 2 倍になり、遺伝子の「リセット」が可能になり、その結果、遺伝的変異が大きくなったことがわかった。フロリダ大学のダグ・ソルティス教授は、「私たちは進化をその場で捉えました...遺伝子発現の新しい多様なパターンにより、新しい種が新しい環境に急速に適応できる可能性があります」と述べた。^{[270] [271]}

一般にブラックキャップと呼ばれるこの鳥の種、シルビア・アトリカピラはドイツに生息し、冬季には南西のスペインに飛ぶ一方、より小さな群れは北西のイギリスに飛ぶ。フライブルク大学のグレゴール・ロルシャウゼンは、2つの個体群の遺伝的分離がすでに進行していることを発見した。発見された差異は約30世代で生じたものである。DNA配列解析により、個体を85%の精度で正しいグループに割り当てることができる。エクセター大学のスチュアート・ベアホップは、イングランドで越冬する鳥は、地中海で越冬する鳥とは交尾せず、同種間でのみ交尾する傾向があると報告した。^[272]個体群が2つの異なる種になると言うのはまだ推測の域を出ないが、研究者は遺伝的および地理的分離が続いているため、そうなると予想している。^[273]

ショートフィンモーリー（Poecilia mexicana ）は、メキシコの硫黄洞窟に生息する小魚です。この種に関する長年の研究により、暗い洞窟内の魚と明るい表面の水に生息する魚という2つの異なるモーリーの個体群が、遺伝的にますます多様化していることがわかりました。^[274]個体群の間には明らかな境界はありませんが、モーリーは大きな水生昆虫（Belostoma spp）に狩られることがわかりました。トブラー氏はその昆虫と2種類のモーリーを採取し、大きなプラスチックボトルに入れて洞窟に戻しました。1日後、明るい場所では、洞窟に適応した魚が最も大きなダメージを受け、水生昆虫の鋭い口器による刺し傷5回のうち4回が傷つけられたことがわかりました。暗闇では、状況は逆でした。モーリーの感覚は、自分の生息地では捕食者の脅威を感知できますが、他の生息地では感知できません。ある生息地から別の生息地へ移動すると、死亡リスクが大幅に高まります。トブラー氏はさらなる実験を計画していますが、これは新しい種の出現の良い例だと考えています。^[275]

自然選択、地理的隔離、進行中の種分化は、ホッキョクグマ（ Ursus maritimus）とヒグマ（Ursus arctos）の関係によって例証される。生息域全体では別種とみなされているが^[276]、交配して生殖可能な子孫を産む能力があることが文書化されている。この移入交雑は野生と飼育下の両方で発生しており、^[277]文書化され、DNA検査で検証されている。^[278]ホッキョクグマの最も古い化石証拠は、約13万～11万年前のものであるが^[279]、分子データから分岐時期の推定値はさまざまであることが明らかになっている。ミトコンドリアDNA分析では15万年前と推定されているが^[279]、核ゲノム分析ではおよそ60万3千年前に分岐したことが示されている。^[280]最近の研究では、mtDNAや部分的な核ゲノムではなく、完全なゲノムを用いて、ホッキョクグマとヒグマの分岐が479,000年前から343,000年前の間に行われたことが立証されています。^[281]分岐率の違いにもかかわらず、分子研究では、姉妹種が2つの種の間で非常に複雑な種分化と混合のプロセスを経てきたことが示唆されています。^[282]

ホッキョクグマはヒグマとは解剖学的、生理学的に異なる点を獲得しており、ヒグマがおそらく生きられないであろう環境でも快適に生き延びることができる。注目すべき例としては、凍てつく海で一度に60マイル以上泳ぐ能力、雪と混ざり合う毛皮、極地の環境で暖かく過ごす能力、泳ぐときに頭を水面より上に維持しやすくする長い首、泳ぐときにパドルの役割を果たす特大で重く絡み合った水かきのある足などがある。また、氷の上で滑りにくくするために足裏に小さな乳頭と空胞のような吸盤を進化させ、熱損失を減らすために耳を小さくし、サングラスのようなまぶた、肉だけの食事への適応、機会があれば餌を食べられるように大きな胃容量、尿素をリサイクルしながら最大9か月間絶食する能力などがある。^{[283] [284]}

動物の色彩は、直接的な証拠がほとんどなかった時代に、自然選択による進化の重要な初期の証拠を提供した。色の3つの主要な機能は19世紀後半に発見され、その後選択の証拠として使われた。それは、カモフラージュ（保護色）、ベイツ型とミュラー型の両方の擬態、警告色である。ダーウィンが『種の起源』で状況証拠を提示した後、当時は遺伝的変異や遺伝のメカニズムが存在しなかったため、ダーウィンの同時代人であるヘンリー・ウォルター・ベイツやフリッツ・ミュラーなどの博物学者は、野外で観察できるものから証拠を求めた。^[286]

ベイツとミュラーは熱帯の蝶の観察に基づいて、現在ではその名がつけられている擬態の形態を記述した。これらの高度に特異的な色彩パターンは自然淘汰によって容易に説明できる。なぜなら、視覚で狩りをする鳥などの捕食者は、不快なモデルの模倣があまり良くない昆虫を、模倣が優れている昆虫よりも捕まえて殺すことが多いからである。しかし、それ以外のパターンを説明するのは難しい。 ^[287]アルフレッド・ラッセル・ウォレスやエドワード・バグナル・ポールトンなどのダーウィン主義者、そして20世紀にはヒュー・コットやバーナード・ケトルウェルが、自然淘汰が起こっている証拠を求めた。^{[288] [289]}蝶の擬態の有効性は、 1958年にジェーン・ヴァン・ザント・ブラウアー による制御された実験で実証された。^{[290] [291] [292]}

1889年、ウォレスは雪の迷彩、特に季節によって変化する羽毛や毛皮は、隠れるための適応であるという明白な説明を示唆していると指摘した。^{[293] [285]}ダーウィニズムが最も衰退していた時期に書かれたポールトンの1890年の著書「動物の色」では、あらゆる形態の色彩を用いて自然選択のケースを論じた。^[294]コットは1940年の著書「動物の適応色彩」で多くの種類の迷彩、擬態、警告色について説明し、特にカエルの同時発生的な破壊的な色の描画は、他の生物学者にこれらの欺瞞的な模様が自然選択の産物であると確信させた。^{[288]ケトルウェルは}シモフラージュ蛾の進化に関する実験を行い、汚染によって環境が変化するにつれてこの種が適応したことを示し、これはダーウィンの進化論の説得力のある証拠となった。^[289]

いくつかの原始的な反射は新生児の生存に極めて重要である。霊長類の毛皮を掴む動作や手先の器用さとの関係など、近縁種はより類似した原始的な反射を共有していることを裏付ける証拠がある。それらの発達に対する正確な選択圧は完全には解明されておらず、いくつかの反射は複数回独立して進化した（収斂進化）と考えられている。^[295]

コンピュータ サイエンスにより、自己変化する複雑なシステムの反復を研究できるようになり、進化の背後にあるプロセスの性質を数学的に理解できるようになり、既知の進化イベントの隠れた原因の証拠が得られます。細胞のゲノムを、人間を創造するツールを作成できる数十億の交換可能な部品の巨大なワークショップに変えることができるスプライソソームなどの特定の細胞メカニズムの進化を、初めて正確な方法で研究できるようになりました。

「50年以上かかりましたが、電子コンピュータは現在、進化をシミュレートできるほど強力になっています」^{[296] 。これは、生物学的問題を解決しようとする}バイオインフォマティクスの取り組みを支援しています。

計算進化生物学により、研究者は物理的な分類や生理学的観察だけではなく、DNAの変化を測定することで多数の生物の進化を追跡できるようになりました。ゲノム全体を比較することで、遺伝子の複製、遺伝子の水平伝播、種分化に重要な要因の予測など、より複雑な進化イベントの研究が可能になりました。また、個体群の複雑な計算モデルを構築して、システムの長期的な結果を予測し、ますます多くの種や生物に関する情報を追跡して共有するのにも役立っています。

今後の取り組みは、より複雑になった生命の樹を再構築することです。

ケック大学院大学の教授であるクリストフ・アダミは、生物学的複雑性の進化の中でこの点を指摘しています。

生物進化における複雑性の進化の傾向を支持するか反対するかを論証するには、複雑性が厳密に定義され、かつ測定可能でなければならない。最近の情報理論的（しかし直感的に明らかな）定義では、ゲノム複雑性を、配列がその環境について保存する情報量と特定している。我々はデジタル生物の集団におけるゲノム複雑性の進化を調査し、複雑性を増加させる進化的変遷を詳細に監視する。我々は、自然淘汰がゲノムを自然の「マクスウェルの悪魔」として動作させるため、固定された環境内ではゲノム複雑性が増加せざるを得ないことを示す。^[297]

ライス大学の教授であるデイビッド・J・アール氏とマイケル・W・ディーム氏は、「進化可能性は選択可能な形質である」の中でこの点を指摘しました。

生命は進化しただけでなく、進化するために進化してきた。つまり、タンパク質構造内の相関関係が進化し、これらの相関関係を操作するメカニズムが連動して進化してきた。進化の動きの階層内でのさまざまなイベントの発生率は、ランダムでも恣意的でもないが、ダーウィンの進化論によって選択される。当然のことながら、急速または極端な環境変化は、より大きな進化の可能性を選択する選択につながる。この選択は因果関係によって禁じられておらず、突然変異の階層内で最大規模の動きにおいて最も強くなる。これまで進化上の偶然または事故と考えられてきた進化生物学における多くの観察結果は、進化の可能性を選択する選択によって説明される。たとえば、脊椎動物の免疫系は、抗原の可変環境が、体細胞超突然変異中に適応可能なコドンと低忠実度ポリメラーゼの使用に対する選択圧を提供していることを示している。生産的に高い突然変異率の結果として偏ったコドン使用の同様の原動力は、インフルエンザAのヘマグルチニンタンパク質で観察されている。^[298]

「線形配列の進化に関するコンピュータシミュレーションは、点突然変異誘発のみではなく、配列ブロックの組み換えの重要性を実証した。点突然変異誘発、組み換え、および選択の繰り返しサイクルにより、タンパク質などの複雑な配列の試験管内 分子進化が可能になるはずである。」 ^{[299]進化分子工学は、指向性進化または}試験管内分子進化とも呼ばれ、突然変異、組み換えによる増殖、および個々の分子（タンパク質、DNA、およびRNA）の最も適したものの選択の繰り返しサイクルを伴う。自然の進化を再現することができ、タンパク質に基づく触媒サイクルからRNAに基づくもの、そしてDNAに基づくものへと進む可能性のある経路を示すことができる。^{[299] [300] [301] [302]}

Avida人工生命ソフトウェアプラットフォームは、共通の起源と自然淘汰を研究するために使用されてきた。^{[303] [304]}これは、自然淘汰が利他主義に有利になる可能性があることを実証するために使用されてきたが、これは予測されていたものの、経験的にテストすることは困難であった。プラットフォームによって許可されるより高い複製率では、それが観察可能になる。^[305]

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