結構生物化學/種群進化
雖然自然選擇確實對個體生物產生影響，但自然選擇的進化影響只有在一段時間內對一個生物群體的整體變化才會顯現。 [1]
遺傳變異是指個體之間在其 DNA 片段或基因構成上的差異；個體變異通常反映遺傳變異。遺傳變異是進化存在的根本原因；它為進化變化提供了原始材料。通常，表型變異的遺傳決定因素會產生進化影響。 [1]
變異透過適應或對環境的靈活性來保證種群的生存。因此，遺傳變異是有利的。它使種群能夠在不斷變化的環境中生存。由於能夠從龐大的等位基因和基因庫中獲取，因此存在大量的變異。一些新的等位基因可以提高生存能力，因此被選擇出來，而另一些則是有害的，最終消失。此外，還有一些中性等位基因對整體生存能力沒有貢獻，因此由於它們的這種中性而存在。基因和等位基因透過繁殖混合在一起，為變異做出了貢獻。有兩種非隨機的繁殖方式。它們是非隨機的，因為個體根據特定的品質選擇潛在的配偶。近親繁殖描述了配偶如何選擇與自己有相似特徵的伴侶，而遠緣雜交則是配偶選擇與自己特徵相反的伴侶。 [2]
在種群中，存在兩種不同的特徵會發生變異。第一種是離散特徵，可以基於“是”或“否”進行分類。離散特徵通常由單個基因座決定，該基因座具有不同的等位基因，從而產生離散的表型。另一種特徵是數量特徵，它們在種群範圍內差異很大。與離散特徵相反，數量特徵通常由單個表型特徵上的兩個或多個基因決定。 [1]
物種表現出地理變異以及種群內的變異。地理變異，即不同種群之間遺傳構成的差異，通常發生在種群被環境障礙地理隔離或簡單地地理位置不同，環境也不同的情況下。地理變異的一個例子是克萊因，即沿地理軸線發生的特徵的漸變變化。 [1]
遺傳變異源於基因複製、突變或其他過程產生新的基因和等位基因時。在快速繁殖的生物體中，新的遺傳變異可以在很短的時間內產生。然而，由於有性繁殖，現有的基因可以以新的方式排列，從而導致遺傳變異。總的來說，遺傳變異的主要來源是新等位基因的形成、基因數量或位置的改變、快速繁殖和有性繁殖。 [1]
種群遺傳學為進化研究提供的一個最重要的工具是哈迪-溫伯格平衡原理。該原理指出，在基因複製、減數分裂、受精或繁殖過程中，沒有任何東西會改變基因等位基因頻率隨時間的推移。只要沒有其他力量作用於種群，今天一個基因有 25% 的等位基因“A”和 75% 的等位基因“a”，那麼在一百萬年後它仍然會有 25% 的 A 和 75% 的 a。
哈迪-溫伯格平衡基於五個假設，如果這些假設在自然界中成立，那麼就會形成一種沒有其他力量作用於種群，並且基因頻率不會發生變化（進化）的情況。這些假設是
1. 種群是無限的、孤立的、泛混合的，這意味著所有個體都有平等的機會與種群中的任何其他個體交配。2. 種群的遺傳物質沒有發生突變。3. 種群中沒有基因流動（沒有個體離開或加入種群）。4. 沒有遺傳漂變。5. 種群成員之間沒有生殖成功率差異（自然選擇沒有作用於種群）。
由於這些是保持哈迪-溫伯格平衡必須成立的假設，因此它們的相反情況是進化的原因，即種群中等位基因頻率的變化。例如，突變可以透過產生新的、改變的遺傳物質來導致等位基因頻率的變化，而基因流動可以透過透過移民將新的等位基因引入種群或透過移民去除等位基因來改變等位基因頻率。在這五個進化的原因中，只有最後一個涉及自然選擇，即在惡劣環境中由適者生存所施加的方向性變化。前四個，它們都可以在進化中發揮關鍵作用，都涉及隨機事件。
透過研究種群中的等位基因頻率，並進行一些數學運算，生態學家可以確定等位基因頻率是否如哈迪-溫伯格平衡原理所預測的那樣發生。具有大量基因流動和隨機交配的大種群更有可能出現哈迪-溫伯格等位基因頻率，而種群較小、孤立或具有非隨機交配模式的種群則不太可能出現這種情況。如果一項研究表明等位基因頻率與哈迪-溫伯格預測不符，那麼該種群可能以某種方式結構化（例如，由多個孤立的亞種群組成或具有非隨機交配）。這是兩組研究人員對帝王蝶所做的事情。
http://www.ndsu.edu/pubweb/~mcclean/plsc431/popgen/popgen1.htm