Untuk evolusi secara adaptasi, sifat baru dan penspesiesan dicetuskan melalui pemilihan semula jadi, perlunya kehadiran variasi genetik terwaris yang menyebabkan perbezaan ketegapan sebagai salah satu prasyarat. Variasi genetik merupakan hasil mutasi, gabungan semula dan pengubahan dalam kariotip (bilangan, bentuk, saiz dan susunan dalaman kromosom). Mana-mana perubahan ini boleh mendatangkan kesan yang banyak membawa manfaat atau mudarat, itupun kesan sebesar itu jarang ditemui. Asalnya, kebanyakan perubahan dalam bahan genetik dianggap neutral atau hampir neutral kerana ia berlaku dalam DNA tak berkod atau menyebabkan penggantian bersinonim. Bagaimanapun, penyelidikan terkini mendapat bahawa kebanyakan mutasi dalam DNA tak berkod ada kesan yang sedikit memudaratkan.[14][15] Walaupun kadar mutasi dan kesan mutasi purata terhadap ketegapan adalah bergantung pada organisme, namun anggaran dari data dalam manusia menunjukkan kebanyakan proses mutasi membawa sedikit mudaratnya.[16]

Keranggian ekor burung merak dipercayai adalah kesan pemilihan seks oleh si betina. Burung merak ini adalah albino; haiwan albino selalu tidak diselebahi oleh pemilihan semula jadi kerana mudah dikesan oleh pemangsa atau tidak berjaya bersaing untuk merebut pasangan.

Dari segi ketegapan, individu yang lebih tegap akan lebih berpeluang menghasilkan zuriat untuk generasi seterusnya, manakala individu yang kurang tegap lebih berkemungkinan mati awal atau gagal membiak. Kesannya, alel yang meningkatkan ketegapan secara amnya menjadi lebih banyak pada generasi seterusnya, manakala alel yang mengurangkan ketegapan itu semakin jarang. Jika daya pemilihan kekal sama kuat selama banyak turun-temurun, maka bilangan alel bermanfaat bertambah semakin banyak sehingga mendominasi populasi, sekaligus menyaksikan lesapnya alel yang kurang tegap. Dalam setiap generasi, mutasi dan gabungan semula baru timbul secara spontan, maka terhasilnya spektrum fenotip yang baru. Oleh itu, setiap generasi baru akan diperkaya oleh semakin banyaknya alel yang menyumbang kepada sifat-sifat yang diutamakan oleh pemilihan ini, kemudian mempertingkatkan sifat-sifat tersebut selama turun-temurun.

Sesetengah mutasi berlaku dalam apa yang dikenali sebagai gen pengawal. Perubahan dalam gen pengawal ini boleh mendatangkan kesan besar terhadap fenotip individu kerana gen-gen ini mengawal fungsi gen-gen lain. Kebanyakan mutasi dalam gen pengawal menghasilkan zigot yang tidak berdaya hidup. Misalnya, mutasi pengawal bukan berbahaya berlaku dalam gen HOX dalam manusia, dan boleh menghasilkan rusuk servikal[17] atau polidaktili, iaitu bertambahnya bilangan jari pada tangan dan kaki.[18] Apabila mutasi sebegini meningkatkan ketegapan, pemilihan semula jadi akan menyebelahi fenotip-fentotip ini, dan sifat baru itu akan berleluasa dalam populasi.

Gambar sinar X untuk tangan kiri kanak-kanak berusia 10 tahun yang mengalami polidaktili.

Sifat-sifat lama bukannya tidak berubah; sifat-sifat yang amat tegap dalam satu konteks persekitaran boleh menjadi kurang tegap jika keadaan persekitaran berubah. Ketiadaan pemeliharaan dari pemilihan semula jadi akan menyebabkan sifat itu lambat-laun menjadi lebih mudah berubah dan merosot, sehingga mungkin menyebabkan sifat itu menjadi vestigial (tidak berfungsi). Selalunya, struktur yang kelihatan vestigial itu mungkin mengekalkan sedikit kefungsian, ataupun ditebus untuk sifat-sifat lain yang bermanfaat dalam fenomena praadaptasi. Contoh struktur vestigial ialah mata wiruk buta, dipercayai mengekalkan sedikitnya untuk pencerapan fotokala.[19]

Penspesiesan

Penspesiesan memerlukan pengawanan secara berpilih yang menyebabkan berkurangnya aliran gen. Pengawanan berpilih boleh menjadi hasil perubahan persekitaran fizikal (cth. pemencilan fizikal oleh sawar luaran), ataupun pemilihan seks yang menyebabkan pengawanan sesama ciri. Lama-kelamaan, kelompok-kelompok kecil ini mungkin mencapah menjadi spesies-spesies yang amat berbeza, mungkin disebabkan perbezaan dalam tekanan pilihan terhadap kelompok-kelompok berbeza itu, ataupun populasi berbeza itu mengalami mutasi berbeza secara spontan, ataupun disebabkan kesan pengasas - sesetengah alel yang mungkin bermanfaat mungkin secara kebetulan ada dalam satu daripada dua kelompok ketika kedua-duanya dipecahkan pada awalnya. Terdapat satu lagi mekanisme penspesiesan yang tidak seberapa dikenali, iaitu pengacukan yang dikenali berlaku dalam tumbuh-tumbuhan, dan adakalanya diperhatikan dalam kelompok haiwan yang banyak spesiesnya seperti ikan siklid.[20] Mekanisme penspesiesan deras sebegini boleh mencerminkan mekanisme perubahan berevolusi yang dikenali sebagai keseimbangan selang, yang mana perubahan berevolusi dan penspesiesan biasanya berlaku sejurus selepas mengganggu keadaan stasis yang berpanjangan.

Perubahan genetik dalam kelompok mengurangkan keserasian antara genom kedua-dua kelompok kecil itu, maka berkurangnya aliran gen antara kelompok-kelompok tersebut. Aliran gen akan berhenti apabila mutasi tersendiri yang mencirikan setiap kelompok kecil itu menjadi tetap. Sekurang-kurang dua mutasi boleh menyebabkan penspesiesan: jika setiap mutasi memberikan kesan neutral atau positif kepada ketegapan apabila berlaku secara berasingan, tetapi membawa kesan negatif apabila bertindak bersama, maka penetapan gen-gen ini dalam kelompok kecil masing-masing akan membawa kepada dua populasi yang membiak secara berasingan. Berlandaskan konsep spesies biologi, jadinya dua spesies berlainan.