La Teoría de Darwin–Wallace causó una revolución científica, sin embargo, presentaba algunos problemas ya que no explicaba cómo se transmitían las variaciones, razón por la que pasó por un periodo de críticas.

Entre los años 1920 y 1930 se fue diluyendo la controversia entre seleccionistas o darwinistas y mutacionistas o mendelianos, al comprobarse que algunas de las grandes mutaciones se podían explicar como resultado de la interacción entre varios pares de genes. Se dedujo que el origen de la variabilidad de la descendencia se debía a las mutaciones –en los organismos con reproducción asexual– y a las mutaciones y a la recombinación genética –en los organismos con reproducción sexual–. Además, se observó que las mutaciones se producen al azar y pueden ser favorables o desfavorables para alcanzar una determinada adaptación. La selección natural actúa como una criba sobre la variabilidad que originan las mutaciones, favoreciendo las que resultan más adaptativas al medio ambiente.

Entre 1930 y 1947 surge la Teoría Sintética o “Neodarwinista Moderna”, que reúne las ideas principales de Darwin-Wallace y De Vries, es decir, incorpora a la teoría de Darwin-Wallace y  los aportes de la genética, citología y la bioquímica. Por su contribución, se consideran a Dobzhansky, Simpson y Mayr como los principales autores de esta teoría.

Al  tratar de introducir la idea de que para entender el proceso evolutivo de las especies es necesario conocer cómo las características se transfieren de generación en generación, se formaron dos corrientes antagónicas, los mutacionistas y los seleccionistas.

En 1937 Dobzhansky publicó Genetics and the Origin of Species, en el que plantea que los procesos genéticos, la mutación y la recombinación genética, producían las variaciones y debían integrarse a la selección natural. En la década de los cuarenta se reunieron mutacionistas y seleccionistas y crearon  una síntesis de las diferentes posturas, creando una nueva teoría.

En la nueva  teoría, el proceso evolutivo, tiene como principales causas:

• El aislamiento reproductivo
• Variación heredable (mutaciones genéticas y recombinación).
• Selección natural
• Hibridación y deriva génica. La deriva genética o proceso aleatorio por el cual a lo largo de varias generaciones se modifica la estructura genética de las poblaciones. El flujo genético o proceso por el cual las poblaciones se vuelven genéticamente homogéneas.
• Así también considera a las poblaciones y a las especies como unidades básicas de la evolución.
• Un individuo contiene sólo una porción del acervo génico de la especie a la que pertenece.
• Un individuo con fenotipo más favorable contribuye con una proporción mayor de genes al nuevo acervo genético.
• La mutación es la fuente última de nuevos genes en un acervo genético.

Diagrama que indica la diferente época del año en que ocurre la maduración sexual en dos especies diferentes de ranas, lo que impide su eventual hibridación.

S. Hardy (1877-1947) y W. Weinberg (1862-1937) demostraron que quienes evolucionan son las poblaciones (conjunto de individuos que pueden reproducirse entre sí), no los individuos, ya que éstos mueren con sus caracteres, mientras que las poblaciones varían a medida que aparecen individuos con caracteres distintos. Para estudiar la evolución de las poblaciones se observan las variaciones en las frecuencias de los genes que presentan (frecuencias génicas).

Según algunos científicos, como J. Haldane (1892-1964), R. Fisher (1890-1963) y S. Wright (1889-1988), las migraciones, las mutaciones, la deriva genética y la selección natural, son los principales factores que pueden modificar las frecuencias génicas de las poblaciones y, por tanto, provocar su evolución. Su estudio recibe el nombre de genética de poblaciones. Posteriormente, se descubrió que para que dos poblaciones evolucionen hasta dar lugar a dos especies distintas, es preciso que se mantengan aisladas entre sí. De esta manera no se producirán cruces entre ambas poblaciones y, por tanto, no se compartirá el mismo fondo genético y así se posibilita la diferenciación entre éstas.