Die Individuen einer Art unterscheiden sich: Variabilität. Für die Evolution zählen nur erbliche Unterschiede. Eine Sonnenbräune oder ein trainierter Muskel verändern die Gene der Keimzellen nicht.

Erbliche Variabilität entsteht auf zwei Wegen. Eine Mutation ist eine zufällige Veränderung der DNA. Sie entsteht ungerichtet, nicht weil sie nützlich wäre. Die meisten sind neutral oder schädlich, selten ist eine von Vorteil. Bei der Rekombination werden vorhandene Genvarianten bei Meiose und Befruchtung neu gemischt.

Lebewesen bekommen meist mehr Nachkommen, als überleben können, denn Nahrung, Platz und Partner sind begrenzt. Wer besser zu den Bedingungen passt, überlebt eher und hat mehr Nachkommen. Diese Auslese heißt Selektion. Entscheidend ist der Fortpflanzungserfolg: Wer viele Nachkommen großzieht, gibt seine Gene stärker weiter, auch wenn er nicht der Stärkste ist. Auslesende Bedingungen heißen Selektionsfaktoren, zum Beispiel Räuber, Kälte, Antibiotika oder Partnerwahl.

Verändert wird dabei die Population, eine Gruppe von Artgenossen am selben Ort: Die vorteilhafte Genvariante wird von Generation zu Generation häufiger. Diese Veränderung heißt Evolution. Ein einzelnes Individuum passt sich nicht selbst an.

Eine Evolutionstheorie erklärt, wie sich Arten verändern. Zwei frühe Erklärungen am Beispiel der Giraffe:

Lamarcks Annahme ist widerlegt: Erworbene Eigenschaften verändern die Keimzellen nicht. Darwin erklärte mit Variabilität und natürlicher Selektion, kannte aber weder Gene noch Mutationen.

Die synthetische Evolutionstheorie (ab etwa 1930) verbindet Darwin mit der Genetik: Mutation und Rekombination erzeugen Variabilität, Selektion wirkt auf sie, und Isolation (siehe unten) trennt Populationen. Das sind die Evolutionsfaktoren.

Eine Art ist eine Fortpflanzungsgemeinschaft: Ihre Individuen können sich untereinander fortpflanzen und haben fruchtbare Nachkommen. Pferd und Esel bekommen das Maultier, doch es ist unfruchtbar. Es sind also zwei Arten.

Neue Arten entstehen durch Isolation, wenn sich Populationen nicht mehr vermischen. Häufig geschieht das durch räumliche Trennung:

Beispiel: Von einer Finkenart vom Festland stammen auf den Galápagosinseln mehr als ein Dutzend Arten ab (Darwinfinken).

Fossilien sind Reste oder Spuren früherer Lebewesen im Gestein. Ungestörte untere Schichten sind meist älter als obere, und das Alter lässt sich aus dem Zerfall radioaktiver Stoffe berechnen. Die Erde ist etwa 4,6 Milliarden Jahre alt. Ihre Geschichte teilt man in Erdzeitalter ein:

Eine Mosaikform vereint Merkmale zweier Gruppen. Der Urvogel Archaeopteryx (vor etwa 150 Millionen Jahren) hatte Federn und Flügel wie ein Vogel, aber wie Kriechtiere Zähne, Krallen an den Flügeln und einen langen Schwanz mit Wirbeln.

Organe sind homolog, wenn sie aus demselben Grundbauplan stammen, auch bei verschiedener Aufgabe: Arm des Menschen, Flügel der Fledermaus, Flosse des Delfins und Vorderbein des Pferdes haben dieselben Knochen (Oberarm, Elle, Speiche, Hand- und Fingerknochen). Das weist auf gemeinsame Vorfahren hin. Organe sind analog, wenn sie dieselbe Aufgabe erfüllen, aber verschieden gebaut und unabhängig entstanden sind, etwa die Flügel von Vogel und Schmetterling. Analogie zeigt keine Verwandtschaft.

Molekularbiologische Homologien sind Ähnlichkeiten in DNA und Proteinen. Fast alle Lebewesen nutzen denselben genetischen Code, und je ähnlicher die DNA zweier Arten ist, desto näher sind sie verwandt.

Ein Stammbaum zeigt Verwandtschaft als Verzweigungen. Jede Verzweigung ist ein gemeinsamer Vorfahre. Je jünger er ist, desto näher sind zwei Gruppen verwandt. Man baut Stammbäume aus neuen, vererbten Merkmalen auf:

Daraus folgt die Reihe Fische, Lurche, Kriechtiere. Vögel stammen von Dinosauriern ab, die zu den Kriechtieren gehören. Die Säugetiere trennten sich früh von den Vorfahren der heutigen Kriechtiere.

Die erste Lufthülle der Erde enthielt kaum freien Sauerstoff, und Blitze, UV-Strahlung und Vulkane lieferten Energie. Aus einfachen Stoffen bildeten sich organische Moleküle wie Aminosäuren. Im Versuch von Miller und Urey (1953) entstanden so mit Funken tatsächlich Aminosäuren. Größere Moleküle lagerten sich zu Tröpfchen mit Hülle zusammen, und die ersten Zellen entstanden. Die ältesten Fossilien sind Bakterienzellen, etwa 3,5 Milliarden Jahre alt. Später setzten Bakterien mit Fotosynthese Sauerstoff frei, der Zellatmung und größere Lebewesen ermöglichte. Wie genau die erste Zelle entstand, ist nicht geklärt.

Proximate Ursachen fragen: Wie kommt das Verhalten zustande? Dazu gehören Auslöser, Nervensystem, Hormone und Lernen. Ultimate Ursachen fragen: Wozu hat sich das Verhalten entwickelt, welchen Vorteil hatte es?

Die Evolutionstheorie ist eine naturwissenschaftliche Theorie. Naturwissenschaft erklärt mit natürlichen Ursachen, stützt sich auf überprüfbare Belege, und ihre Aussagen müssen widerlegbar sein. „Theorie“ heißt hier ein gut belegtes Erklärungssystem, keine bloße Vermutung („Evolution ist nur eine Theorie“ ist also kein Gegenargument).

Glaubensvorstellungen wie der Schöpfungsglaube beantworten andere Fragen, etwa nach Sinn und Ursprung der Welt, und sind naturwissenschaftlich nicht prüfbar. Der Kreationismus (die Arten seien unverändert erschaffen worden) und Intelligent Design (bestimmte Strukturen müssten von einem Planer stammen) sind nicht prüfbar und keine Konkurrenz zur Evolutionstheorie.