من بين التحديات الأكثر إثارة للاهتمام في بيولوجيا التطور هي تلك المحاولة لتحديد الآليات الجزيئية للتعبير الجيني والتي تدفع التطور في الشكل والهيئة. ويمر هذا المجال بعملية اكتساب فهم أفضل لمجموعة من الأنظمة المعقدة داخل الخلايا الفردية. وتشكل هذه الأنظمة على المستوى الجزيئي صميم علم التخلق ــ دراسة التغيرات في الوظيفة الوراثية والتي لا يمكن تفسيرها من خلال الاختلافات في تسلسل الحمض النووي.