ウィリアム・ドナルド・ハミルトン
しかし当時フィッシャーは統計学者であり生物学的な視点に欠けると見なされ、彼の著作も現在ほどの影響力を持っていなかった。正規の授業はハミルトンを満足させることはなく、そのためハミルトンは遺伝学教室で過ごす時間が増えていった。「利他的行動は個体にとっては不利だが種の利益になるから進化する」との説明に何の疑いももたれていなかったことに触れ、「みんなが群淘汰を信じ偽善に陥っている」と言ったと伝えられる。J・B・S・ホールデンやフィッシャーらもこの利他性の問題にわずかに取り組んでいたが、ハミルトンの助けにはならなかった。この頃妹のマリーに宛てて送った手紙で、「貧弱な数学の才能しかありませんが、理論生物学でやっていこうと考え始めました」と明かしている。卒業試験の直前には、フィッシャーの晩年の学生で後継者の一人であるA.W.F.エドワーズの元でフィッシャーの性比の理論を研究した。
1960年にケンブリッジを出た後、ロンドン・スクール・オブ・エコノミクス (LSE) の社会学人口統計学教室に在籍したが、遺伝学全体に疑惑の目が向けられていた時代にそこは彼の研究にふさわしい場所ではなかった。さらにユニヴァーシティ・カレッジ・ロンドン (UCL) のゴルトン遺伝学教室に在籍したが、そこでも行動の遺伝に関するハミルトンの研究は歓迎されなかった。「遺伝子」と「行動」を同じ文脈の中で使えば、ファシストと見なされる風潮があった。
これを3/4仮説という。また膜翅目のワーカー個体の存在から、無性的に増殖するアブラムシでも(単為生殖を行えば親子間の血縁度は1.0なので)同じような非繁殖カーストが見つかるだろうと予測したが、1977年に青木重幸によってボタンヅルワタムシの兵士カーストが発見された。
ハミルトンは後に血縁係数をジョージ・プライスの公式によって定義し直した。血縁係数は「個体群中のランダムに選んだ二個体が遺伝子を共有する確率よりも、利他行動の行為者と受益者が同じ遺伝子を共有する確率のほうがどれだけ高いと期待できるかをあらわす値」となった。血縁関係は包括適応度を高める相手を識別するためには重要であるが、利他行動の進化のために必要なものではなくなった。彼の1964年の論文は難解であったために査読者に理解できず、最後にメイナード=スミスが担当した。メイナード=スミスは重要性に気づいたが、この論文が誰にも読まれないだろうと考え、二編に分割するよう要求した。ハミルトンが書き直している間にメイナード=スミスがネイチャーで言及したため、ハミルトンは手柄を横取りされたと不満を抱くことになった。
ハミルトンは有性生殖の利点としてあげられる適応速度や進化速度の上昇を(自分や近い将来の子孫の利益にならなければ、たとえ遠い将来に有利になれるとしてもその形質は進化しないのだから)種の利益論法だと考えていた。多くの生物が遺伝的多様性を保持しているのは、現在、何らかの強い淘汰圧を受けているからだと考えた。有性生殖における赤の女王仮説は伝染病や寄生虫などのパラサイトに対抗するために、遺伝子を毎世代組み換えること自体に利益があると言う説である。ハミルトンは一種の生物の遺伝子頻度だけではなく、複数の種(寄生者とホスト)の遺伝子頻度の変化を同時にシミュレートすることで赤の女王仮説が理論的に成り立つことを示した。彼は性を「寄生者に対抗するための、公正で自由な生化学技術の交換のための遺伝子同士のギルド」と喩えている。
また性の存在と、性選択の存在は密接に関連していると考えた。性の存在意義がパラサイト耐性であれば、それを指針として配偶者を選ぶような行動も進化するはずだと考え、特に鳥類などで見られるオスのきらびやかさは寄生虫耐性を示す指針であると主張した。