मुख्य लेख: जेनेटिक विविधता
अधिक जानकारी: जेनेटिक विविधता और जनसंख्या आनुवंशिकी
एक जीव के जीनोटाइप और पर्यावरण के प्रभाव दोनों से जीवित रहने वाले जीवों का फेनोटाइप परिणाम है। आबादी में फेनोटाइपिक भिन्नता का एक महत्वपूर्ण हिस्सा जीनोटाइपिक भिन्नता के कारण होता है। [83] आधुनिक विकासवादी संश्लेषण इस आनुवांशिक विविधता में समय के साथ परिवर्तन के रूप में विकास को परिभाषित करता है। एक विशेष एलील की आवृत्ति उस जीन के अन्य रूपों के अधिक या उससे कम प्रचलित हो जाएगी। जब एक नया एलील निर्धारण के बिंदु तक पहुंच जाता है तो भिन्नता गायब हो जाती है-जब यह या तो आबादी से गायब हो जाती है या पुरानी एलील को पूरी तरह बदल देती है। [91]

आबादी में पर्याप्त आनुवंशिक बदलाव होने पर प्राकृतिक चयन केवल विकास का कारण होगा। मेंडेलियन आनुवंशिकी की खोज से पहले, एक सामान्य अवधारणा विरासत को सम्मिश्रित कर रहा था। लेकिन सम्मिश्रण विरासत के साथ, आनुवंशिक भिन्नता को तेजी से खो दिया जाएगा, प्राकृतिक चयन से विकास असंभव है। हार्डी-वेनबर्ग सिद्धांत में यह पता चलता है कि जनसँख्या में मेन्डेलियन विरासत के साथ किस प्रकार भिन्नता बनाए रखी जाती है। एलिल्स के आवृत्तियों (जीन में बदलाव) चयन, उत्परिवर्तन, प्रवास और आनुवांशिक बहाव की अनुपस्थिति में स्थिर रहेगा। [92]

विविधता जीनोम में उत्परिवर्तन से आती है, जनसंख्या के बीच यौन प्रजनन और प्रवास (जीन प्रवाह) के माध्यम से जीन के फेरबदल। उत्परिवर्तन और जीन प्रवाह के माध्यम से नई विविधताओं के निरंतर परिचय के बावजूद, प्रजातियों के अधिकांश जीनोम उस प्रजाति के सभी व्यक्तियों में समान हैं। [9 3] हालांकि, जीनोटाइप में अपेक्षाकृत छोटे अंतर भी फेनोटाइप में नाटकीय अंतर पैदा कर सकते हैं: उदाहरण के लिए, चिम्पांजी और इंसान अपने जीनोमों में से लगभग 5% में अंतर करते हैं।

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