היסטוריית חקר האבולוציה
1930–1859: דרווין ומורשתו

בשנות ה-50 של המאה ה-19, השאלה האם המינים התפתחו או לא הייתה נושא לוויכוח אינטנסיבי, כאשר מדענים בולטים אחזו בעמדות מנוגדות. ב-1859 פרסם צ'ארלס דרווין את ספרו המפורסם ופורץ הדרך "על מוצא המינים" ששינה מהותית את הדיון על התפתחות היצורים ביולוגיים. דרווין טען שהגרסה המסועפת שלו לאבולוציה הסבירה שפע של עובדות בביוגאוגרפיה, באנטומיה, באמבריולוגיה ובשאר תחומי הביולוגיה. הוא גם סיפק את המנגנון הקוגנטי הראשון שבאמצעותו השינוי האבולוציוני יכול להימשך: תאוריית הברירה הטבעית שלו.
אחד מחוקרי הטבע הראשונים והחשובים שהשתכנע על ידי על מוצא המינים למציאות האבולוציה היה האנטומיסט הבריטי תומאס הנרי האקסלי. האקסלי זיהה שבניגוד לרעיונות הטרנסמוטציוניים המוקדמים יותר של ז'אן-בטיסט למארק ו־Vestiges of the Natural History of Creation, התיאוריה של דרווין סיפקה מנגנון לאבולוציה ללא גורם על-טבעי, גם אם האקסלי עצמו לא היה משוכנע לחלוטין שהברירה הטבעית היא המנגנון האבולוציוני המרכזי. האקסלי הפך את התמיכה באבולוציה לאבן יסוד בתוכנית של מועדון X לרפורמה והתמקצעות של המדע על ידי עקירת התאולוגיה הטבעית בנטורליזם, ולסיים את השליטה וההערבות של מוסדות הכמורה במדעי הטבע הבריטיים. עד תחילת שנות ה-70 של המאה ה־19, במדינות דוברות אנגלית, בין היתר הודות למאמצים אלה, הפכה האבולוציה להסבר המדעי המרכזי של מוצא המינים. בקמפיין שלו לקבלה ציבורית ומדעית של התיאוריה של דרווין, האקסלי עשה שימוש נרחב בראיות חדשות לאבולוציה מהפליאונטולוגיה. זה כלל עדויות לכך שציפורים התפתחו מזוחלים, כולל גילוי ארכיאופטריקס באירופה, ומספר מאובנים של ציפורים פרימיטיביות עם שיניים שנמצאו בצפון אמריקה. קו ראיות חשוב נוסף היה מציאת מאובנים שעזרו להתחקות אחר התפתחות הסוס מאבותיו הקטנים בעלי חמש אצבעות. עם זאת, קבלת האבולוציה בקרב מדענים במדינות שאינן דוברות אנגלית כמו צרפת ומדינות דרום אירופה, צפון אמריקה והלטינית הייתה איטית יותר. יוצאת דופן לכך הייתה גרמניה, שם הן אוגוסט וייסמן והן ארנסט האקל דגלו ברעיון זה: האקל השתמש באבולוציה כדי לערער על המסורת המבוססת של אידיאליזם מטפיזי בביולוגיה הגרמנית, בדיוק כפי שהאקסלי השתמש בה כדי לערער על התאולוגיה הטבעית בבריטניה. האקל ומדענים גרמנים אחרים הובילו בהשקת תוכנית שאפתנית לשחזור ההיסטוריה האבולוציונית של החיים המבוססת על מורפולוגיה ואמבריולוגיה.
התיאוריה של דרווין הצליחה לשנות באופן עמוק את הדעה המדעית לגבי התפתחות החיים ולחולל מהפכה פילוסופית קטנה. עם זאת, תיאוריה זו לא יכלה להסביר כמה מרכיבים קריטיים של התהליך האבולוציוני. באופן ספציפי, דרווין לא הצליח להסביר את מקור השונות בתכונות בתוך זן, ולא הצליח לזהות מנגנון שיכול להעביר תכונות ביולוגיות מדור לדור. ההשערה של דרווין לגבי פנגנזה, על אף שהסתמכה בחלקה על תורשה של מאפיינים נרכשים, התגלתה כמועילה עבור מודלים סטטיסטיים של אבולוציה שפותחו על ידי בן דודו פרנסיס גלטון והאסכולה ה"ביומטרית" של החשיבה האבולוציונית. עם זאת, רעיון זה הוכח כיעיל מעט לביולוגים אחרים.
היו לתאוריה בעיות נוספות לכאורה. בזמנו של דרווין כולם הניחו כי התכונות עוברות בגרסה אנולגית ורציפה של מידע. כך "דמו" של אדם לבן שעובר לסביבה של אנשים שחורים, "ימהל" במהלך הדורות על ידי מידע מאנשים שחורים, פרוש הדבר כי עם הזמן המגוון של התכונות יתערבב למין "מרק אחיד" באופן דומה לכך שערבוב צבעים שונים מאבד את הצבעים הייחודיים ונותן גוון אחיד. דבר זה העלה קושי כיצד נשמר הגיוון הקיים בטבע, שמכונה כיום מגוון גנטי. התשובה המודרנית לקושי זה הוא שמידע גנטי דומה יותר למידע דיגיטלי במובן שהוא מידע המועבר בצורה של סיביות מידע בודדות - כך ברבייה מינית פיסת מידע בודדת מגיעה מהאב או מהאם ולא ממהילה של סיביות מידע.
קושי נוסף של התאוריה הייתה התנגשות לכאורה עם הפיזיקה. הפיזיקאי ויליאם תומסון (לורד קאלווין) התנגד לתורת האבולוציה מטעמים של חישובי אנרגיה. קאלווין טען כי השמש וכדור הארץ הם צעירים מדי מכדי לאפשר את קיום האבולוציה, על סמן שיקולים של תרמודינמיקה, שכן בזמנו היה מוקבל לחשוב כי השמש בוערת (כלומר מפעילה תהליך כימי של בעירה), ולכן השמש היא לכל היותר בת כמה מיליוני שנים - זמן קצר מדי להתפתחות שתיאר דרווין. דרווין התעקש, ללא נימוקים בתחום זה, כי בכל זאת קאלווין טועה וכי תורתו היא הנכונה. במהלך המאה ה-20 התברר כי קאלווין טעה - השמש אינה בוערת אלה מופעלת על ידי היתוך גרעיני, וכן התגלה כי השמש, מערכת השמש וכדור הארץ הם בני כ-4.5 מיליארדי שנים.