系統発生、すなわち「現在の生物がどのような進化の経路をたどってきたか」は、先述の機能/適応以外の全ての進化的な説明に関わる。自然選択が最適なデザインを達成できないかも知れないいくつかの要因がある。例えば小集団に起きる遺伝的浮動や創始者効果、環境的な突発的な出来事(気候変動など)のように、進化は偶然の過程も伴う。また初期の進化的発達の結果、制約が生まれることがある。多くの表現型が系統発生の過程で維持されるために、個体は過去の様々な世代の特徴を引き継ぐ。これは形態にも行動にも当てはまる。種の系統発生がどのようなものであったかを再現することは、現在の形質の「独特さ」の理解につながる。例えばヒトも含めた脊椎動物の眼は盲点を持つが、タコの眼は持たない。それぞれの系統で独立して眼が何とかして作られた。いったん脊椎動物の眼が作られたあとは、「十分機能し、かつ盲点なしの眼」という過程を経ることがなかった。至近要因.直接要因とも訳される。神経、脳、分子的、物理的なメカニズム。例えば「なぜ(どのように)生物(一個体)の目は現在の状態なのだろう」に対する答え方としては「レンズ、網膜、細胞、シナプスの各々の役割とつながりが云々カンヌン」といった感じである。(←訂正求む)以下は至近メカニズムの例である。現生の生物を調べるときに、生物学者は複雑さの様々なレベル、例えば化学レベル、生理レベル、精神レベル、社会レベルに遭遇する。研究の主題はレベル間の機能的な因果関係である。生理学(行動生理学)分野ではとりわけホルモンやニューロンの解明が注目される。例えば社会的、生態的状況、個々の行動がホルモン濃度やニューロンの状態に与える影響などである。ほ乳類では出産時のストレスは陣痛を抑える効果を持つ。下位レベルの研究は上位レベルを理解するための必要条件である。しかし、神経細胞の化学メッセンジャーの理解だけでは、神経解剖学的な構造や行動の理解には不十分である。ニコライ・ハルトマンが「複雑さのレベルの規則」で述べたように、「全体はその部品の単なる合計以上である」。全てのレベルは等しく重要であると認識されなくてはならない。ある個体が生殖細胞から現在の形になるまでの発達に関する分子機構や学習方法。