Evolusi
Dokumentasi fakta-fakta terjadinya evolusi dilakukan oleh cabang biologi yang dinamakan biologi evolusioner. Cabang ini juga mengembangkan dan menguji teori-teori yang menjelaskan penyebab evolusi. Kajian catatan fosil dan keanekaragaman hayati organisme-organisme hidup telah meyakinkan para ilmuwan pada pertengahan abad ke-19 bahwa spesies berubah dari waktu ke waktu. Namun, mekanisme yang mendorong perubahan ini tetap tidaklah jelas sampai pada publikasi tahun 1859 oleh Charles Darwin, "On the Origin of Species" yang menjelaskan dengan detail teori evolusi melalui seleksi alam. Karya Darwin dengan segera diikuti oleh penerimaan teori evolusi dalam komunitas ilmiah. Pada tahun 1930, teori seleksi alam Darwin digabungkan dengan teori pewarisan Mendel, membentuk sintesis evolusi modern, yang menghubungkan "satuan" evolusi (gen) dengan "mekanisme" evolusi (seleksi alam). Kekuatan penjelasan dan prediksi teori ini mendorong riset yang secara terus menerus menimbulkan pertanyaan baru, di mana hal ini telah menjadi prinsip pusat biologi modern yang memberikan penjelasan secara lebih menyeluruh tentang keanekaragaman hayati di bumi.
Pengenalan evolusi
Pengamatan terhadap variasi pada hewan dan tumbuhan merupakan dasar-dasar teori seleksi alam. Sebagai contoh, Darwin memantau bahwa bunga anggrek dan serangga mempunyai hubungan dekat yang mengizinkan penyerbukan pada tumbuhan. Ia mencatat bahwa bunga anggrek mempunyai variasi pada strukturnya yang menarik serangga, sedemikian rupanya serbuk sari yang berasal dari bunga akan menempel pada tubuh serangga. Dengan begitu, serangga akan memindahkan serbuk sari dari anggrek jantan ke anggrek betina. Walaupun struktur bunga anggrek tampaknya rumit, namun bagian terspesialisasi ini terbuat dari struktur dasar yang dapat ditemukan pada bunga lain. Pada buku "Fertilisation of Orchids" karya Darwin, ia mengajukan bahwa bunga anggrek tidak mewakili hasil karya seorang insinyur yang ideal, namun diadaptasi dari bagian-bagian yang telah ada melalui seleksi alam.