После появления теории эволюции Дарвина в середине 19-го века, было несколько важных переломных моментов в истории эволюционной биологии. Первый ключевой шаг заключался в том, что сперва появилась генетика.  Мендель открыл закон наследственности давно, еще во времена Чарльза. Английский натуралист тогда одновременно с Уоллесом пришел к идее естественного отбора, что говорит о том, что это открытие назревало в умах исследователей в учёном сообществе.

А вот Мендель опередил своё время, его открытия не были по достоинству оценены того, затем спустя многие годы переоткрыты уже в начале 20-го века. Лишь в это время начала складываться классическая генетика. Однако по началу не совсем было понятно, как эту генетику можно совместить с дарвинизмом, так как Дарвин в основном писал о постепенных и плавных изменениях, а ранние генетики работали в основном с такими грубыми и зримыми мутациями с фенотипическим эффектом, которые создавали ощущение скачкообразности. Они изучали случаи дискретной изменчивости.

Поначалу казалось, что генетика с идеями дарвинистов плохо сочетается, и имеется множество неразрешимых противоречий. И понадобилось более 20 лет научному сообществу разобраться и осознать, что генетика прекрасно сочетается, дополняет и развивает эволюционное учение.

В начале 30-х годов прошлого столетия сформировалась так называемая синтетическая теория эволюции – генетическая теория естественного отбора, объясняющая, какие механизмы существуют на уровне генов.

Что такое ген в то время еще толком не понимали, понятно было только что это дискретные единицы наследственности, которые не сливаются или растворяются, а наследуются дискретно, комбинируясь по-разному. Это объясняло одно из серьезных возражений теории Дарвина. Также было известно, что эти гены находятся в хромосомах, однако из чего они сделаны, как наследственная информация устроена и записана там, как размножается в генах – эти знания были недоступны.

Но тем не менее на этой основе можно было развивать генетическую теорию эволюции, эволюционную генетику, изучать законы изменения частот генетических вариантов популяциях и т. д.

Следующая революция эволюционных представлений произошла в 50-е годы, когда была расшифрована структура молекулы ДНК, так как если бы на этом этапе дарвиновские идеи оказались неверны, то однозначно были бы опровергнуты.

Согласно преданию Фрэнсис Крик, когда они вместе с Джеймсом Уотсоном догадались, как устроена молекула дезоксирибонуклеиновой кислоты, Ф. Крик воскликнул: «Мы раскрыли главную тайну жизни». Такая эмоциональная реакция была вполне оправдана, так как то что они открыли как-раз отвечало на вопрос, каким образом наследственная информация размножается и каждая клетка перед клеточной репликацией удваивает собственные хромосомы и копирует генетическую информацию, которая в ней содержится.

Но что еще более важно – ДНК оказалась устроена именно так, как и должна быть устроена молекула, на которой основана жизнь, эволюционирующая по Дарвину. Или, другими словами, жизнь, у которой молекула наследственности устроена таким образом – она просто не может не эволюционировать.

Крик и Уотсон обнаружили, что ДНК является спиралью, состоящей из двух нитей, состоящих из последовательностей нуклеотидов 4 типов, обозначающихся буквами: «А», «Т», «Г» и «Ц». Напротив каждой «А» стоит «Т» другой нити, а против каждой «Г» стоит «Ц».

Это является принципом специфического спаривания нуклеотидов, или по-другому принципом комплементарности, который собственно и обеспечивает механизм копирования генного материала. То есть каждая из этих нитей двойной спирали кодирует вторую комплементарную нить.

Таким образом мы имеем механизм размножения нити, и каждой одиночной нити можем достроить по принципам комплементарности вторую недостающую нить, получив из одной молекулы дезоксирибонуклеиновой кислоты две. Так и заложена в ней способность к размножению.

Но поскольку ни один механизм копирования не может быть абсолютно точным, время от времени в ходе этого процесса возникают ошибки, а именно мутации, о существовании которых генетики давно знали только на молекулярном уровне. А так как в ДНК записаны наследственные особенности организма, то понятно, что некоторые из этих мутаций будут влиять на эффективность размножения организма, и соответственно обязательно будет происходить естественный отбор.