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
Darwin masih meneliti dan bereksperimen dengan gagasannya mengenai seleksi alam ketika ia menerima sepucuk surat dari Alfred Wallace yang menulis tentang teori yang mirip dengan teori Darwin. Kedua orang tersebut kemudian mempublikasikan teori mereka secara bersamaan. Baik Wallace dan Darwin melihat sejarah kehidupan seperti sebuah pohon, dengan tiap pangkal cabang pohon merupakan nenek moyang bersama dan ujung cabang mewakili spesies modern yang berevolusi dari nenek moyang bersama ini. Untuk menjelaskan hubungan ini, Darwin mengatakan bahwa semua makhluk hidup adalah berkerabat, dan ini berarti bahwa semua kehidupan haruslah berasal dari beberapa bentuk kehidupan, atau bahkan dari satu nenek moyang bersama. Ia menyebut proses ini sebagai "keturunan dengan modifikasi".