Darwin, Beagle isimli gemi ile 1835 yılında gittiği Galapagos adalarında kaplumbağa, iguana ve ispinoz kuşları üzerinde gözlemler yapmıştır. Bu canlıların Güney Amerika kıtasında yayılış gösteren türlere benzerlik gösterdiğini, ancak bu benzerliğin uzaklığın artışıyla azaldığını gözlemleyen Darwin, evrim ile ilgili görüşlerini 1859 yılında Türlerin Kökeni eserinde açıklamıştır.
Darwin’e göre her türün bireyleri ergin hâle ulaştığında çok sayıda gamet üretir. Ancak hiçbir zaman yumurtalardan çıkan yavruların tamamı hayatta kalmaz. Aynı kural bütün bitki ve hayvanlar için de geçerlidir. Çünkü yiyecek, su ve barınma şartlarının sınırlı olduğu durumlarda ortaya çıkan rekabet, yırtıcıların varlığı, hastalıklar, yavruların tümünün hayatta kalmasını engeller. Sonuç olarak popülasyondaki bireyler sınırlı kaynaklar için rekabet eder. Rekabeti kimin kazanacağının belirlenmesi noktasında aynı türe ait bireylerin birbirlerinden farklı özelliklere sahip olması yatar.
Bir türe ait bireyler kalıtsal yapı olarak birbirlerinin aynısı olmak zorunda değillerdir. Tür içerisindeki kalıtsal çeşitlilik varyasyon olarak tanımlanır ve türün neslini devam ettirebilmesi için varyasyonlar son derece önemlidir. İnsanların farklı kan gruplarına sahip olması bir varyasyon örneğidir.
Varyasyonların oluşmasında bir özelliği kontrol eden çok sayıda ve farklı etki gösteren alellerin bulunması büyük bir önem taşır. Tür içerisindeki tüm bireylerin genetik yapılarının aynı olması ortam şartlarındaki bir değişiklikten tüm bireylerin aynı şekilde etkilenmesi anlamına gelecektir.
Canlının belli bir özelliği üzerine etki gösteren farklı gen alternatiflerine alel gen denir. Alel genler mutasyonlar sonucu oluşabilir. Belli bir özellik için kaç çeşit alel gen bulunursa bulunsun diploid kromozom sayısına sahip canlı bu alellerden en fazla iki tanesini bünyesinde barındırabilmektedir.
O halde alel gen çeşidinin fazla olması tür içindeki bireylerin ilgili özellik bakımından genotiplerinin farklı olmasını beraberinde getirecektir. Örneğin insanda kan grubu için A,B ve 0 aleli olmak üzere 3 çeşit gen mevcuttur ve bir insan kan grubu açısından AA,AB,A0,BB,B0 veya 00 genotiplerinden herhangi birisine sahip olabilecektir.
Bu durumda insan popülasyonlarında kan grubu bakımından bir kalıtsal çeşitlilik yani varyasyon söz konusudur.
Darwin’in güçlü olanın hayatta kalması, güçlü olmayanın ise ortamdan yok olması şeklinde ifade edilebilecek olan doğal seçilim mekanizmasıaslında seçilebilecek bir durum söz konusu olduğunda anlam kazanır.
Doğal seleksiyonda seçilime uğrayacak olan tür içi kalıtsal çeşitlilik yani varyasyondur. Örneğin bir bitki türünde geniş yapraklı olmayı sağlayan aleli baskın özellik olarak alalım ve A ile sembolize edelim. Aynı türde dar yapraklı olmayı sağlayan alel ise çekinik olsun ve a harfi ile sembolize edilsin.
Bu türe ait dar ve geniş yapraklı bireylerin yayılış gösterdiği bir popülasyon düşünelim. Bu popülasyonun yaşadığı alanda yıllar boyun süren kuraklık, baskın taşıdığı baskın gen sebebiyle geniş yapraklı olan bireyler açısından olumsuzluk doğuracaktır. Bu ortama kalıtsal yapısı uygun olan homozigot çekinik fertler ilgili ortam için güçlü kalıtsal yapıya sahiptir. Burada doğal seçilim mekanizması ‘’aa’’genotipli bireylerin lehine işlemiştir.
Bundan sonraki süreçte AA ve Aa genotipli bireyler yaşama ve üreme şansı bulamayacağından ilgili coğrafyada bu tür aa genotipli ve dolayısıyla dar yapraklı fertlerle temsil edilecektir.
Doğal seçilim, üstün özellikteki genetik kombinasyonları koruyacak biçimde işler. Örneğin insan popülasyonlarında istenmeyen zayıf özelliklerin görülme sıklığı tıp alanındaki ilerlemeyle birlikte artmıştır. Önceki zaman dilimlerinde kalbi delik, aşırı miyop ya da hipermetrop, diyabetli veya kalp kapakçıklarında sorun olan bireyler yaşama ve üreme şansı bulamadıklarından ilgili özelliklerin görülme sıklığı nispeten düşük seviyede seyrederken, tıp alanındaki ilerlemeler adı geçen özelliklerin görülme sıklığını artırmıştır.
Doğal seçilim mekanizması Kallima kelebekleri üzerinden de kolaylıkla anlaşılabilir. Bu kelebeklerin kanat rengi açık ve koyu olmak üzere iki tipi mevcuttur. Sanayii devrimiyle birlikte artan hava kirliliği bu kelebeklerden açık renkli olanlarının koyu zeminde daha rahat farkedilmesi ve dolayısıyla daha rahat av haline gelmesine yol açmıştır. Doğal seleksiyon koyu renkli kelebeklerin lehine işlerken açık renkli kanatlara sahip olanlar olumsuz etkilenmiştir.
Doğal seçilimin yanında bitki ve hayvanlarda istenilen özelliklere sahip fertlerin insanlar tarafından seçilerek çiftleştirilmesi olarak tanımlanabilecek yapay seçilimya da ıslah çalışmaları da canlıların farklılaşmasında önemlidir.
Darwin’in evrimle ilgili görüşleri yukarıdaki şema üzerinden özetlenebilir. Populasyonu oluşturan bireyler arasında kalıtsal farklılıklar yani varyasyonlar mevcuttur. Bu varyasyonlar mutasyonlar veya eşeyli üreme sürecindeki olaylardan kaynaklanmaktadır. Bir mutasyonun oğul döllere geçebilmesinin şartı eşey ana hücrelerinde veya gametlerde görülmesidir.
Varyasyonlar doğal seçilim için bir malzeme oluşturmaktadır ve evrimin hammaddesi olarak değerlendirilebilir. Evrimin temel mekanizması ise doğal seçilim sürecidir. Doğal seçilim sürecinin sonunda genetik yapısından kaynaklanan özelikleri ortam şartları ile örtüşen fertler hayatta kalıp çoğalarak özelliklerini ve dolayısıyla genlerini yavrularına aktarırlar.
Bir canlının bulunduğu ortamda yaşama ve üreme şansını artıran kalıtsal özelliklerinin tamamı adaptasyon olarak ifade edilir. Bir ortama adapte olmak ancak uygun genetik yapı ile mümkündür. Darwin’e göre değişik bölge şartlarına adapte olan aynı türe ait fertler zamanla kendi aralarında çiftleşme yeteneklerini kaybederek farklı türlere evrimleşmektedirler.