967年，木村接收了刚从北卡罗莱州立大学生物统计系毕业的太田朋子。太田朋子为木村做了许多很好的计算工作，最经典的就是演化过程中氨基酸的替换速率的估算。通过对生物数据的详细分析，木村在1968年提出了分子水平的中性演化假说：在分子水平上大部分突变并没有被自然选择淘汰，自然选择对它们呈中性，群体中的中性等位基因的固定（fixation）是通过突变的随机漂变的平衡来实现的，他们的存活下来的概率是随机的（“运气”问题），而不是受到选择作用而留下来。中性假说完善了赖特的遗传漂变理论，并给木村早年和克罗提出有限位点模型