Ένα μέρος του σύγχρονη σύνθεση της εξελικτικής θεωρίας συνεπάγεται πληθυσμιακή βιολογία και, σε ακόμη μικρότερο επίπεδο, πληθυσμιακή γενετική. Δεδομένου ότι η εξέλιξη μετριέται σε μονάδες εντός των πληθυσμών και μόνο οι πληθυσμοί μπορούν να εξελιχθούν και όχι τα άτομα, τότε η πληθυσμιακή βιολογία και η γενετική του πληθυσμού είναι περίπλοκα μέρη της Θεωρίας της Εξέλιξη μέσω ΦΥΣΙΚΗ ΕΠΙΛΟΓΗ.
Πότε Κάρολ Δαρβίνος δημοσίευσε αρχικά τις ιδέες του για την εξέλιξη και τη φυσική επιλογή, ο τομέας της Γενετικής δεν είχε ακόμη ανακαλυφθεί. Δεδομένου ότι η ανίχνευση αλληλόμορφων και γενετικών είναι ένα πολύ σημαντικό κομμάτι της πληθυσμιακής βιολογίας και της γενετικής του πληθυσμού, ο Δαρβίνος δεν κάλυψε πλήρως αυτές τις ιδέες στα βιβλία του. Τώρα, με περισσότερη τεχνολογία και γνώση κάτω από τις ζώνες μας, μπορούμε να ενσωματώσουμε περισσότερη πληθυσμιακή βιολογία και πληθυσμιακή γενετική στη Θεωρία της Εξέλιξης.
Ένας τρόπος με τον οποίο γίνεται αυτό είναι μέσω της αλληλεπίδρασης αλληλόμορφων. Οι βιολόγοι του πληθυσμού εξετάζουν το
γενετική δεξαμενή και όλα τα διαθέσιμα αλληλόμορφα μέσα στον πληθυσμό. Στη συνέχεια προσπαθούν να ανιχνεύσουν την προέλευση αυτών των αλληλόμορφων πίσω στο χρόνο για να δουν από πού ξεκίνησαν. Τα αλληλόμορφα μπορούν να ανιχνευθούν πίσω από διάφορες γενεές σε ένα φυλογενετική δέντρο για να δείτε πού συσσωρεύονται ή να επιστρέψουν μαζί (ένας εναλλακτικός τρόπος να το εξετάσουμε είναι όταν το αλλήλων διακλαδισμένες μεταξύ τους). Τα γνωρίσματα συσσωρεύονται πάντα σε ένα σημείο που ονομάζεται ο πιο πρόσφατος κοινός πρόγονος. Μετά τον πιο πρόσφατο κοινό πρόγονο, τα αλληλόμορφα διαχωρίστηκαν και εξελίχθηκαν σε νέα χαρακτηριστικά και πιθανότατα οι πληθυσμοί έφεραν νέα είδη.Η Κολοσσιαία Θεωρία, σαν Hardy-Weinberg ισορροπία, έχει μερικές υποθέσεις που εξαλείφουν τις αλλαγές στα αλλήλια μέσω τυχαίων γεγονότων. Η συνθετική θεωρία υποθέτει ότι δεν υπάρχει τυχαία γενετική ροή ή γενετική παρασυρόμενη αλλήλια μέσα ή έξω από τους πληθυσμούς, η φυσική επιλογή είναι δεν δουλεύει στον επιλεγμένο πληθυσμό για την δεδομένη χρονική περίοδο και δεν υπάρχει ανασυνδυασμός αλληλόμορφων για σχηματισμό νέων ή πιο σύνθετων αλλήλων. Εάν αυτό ισχύει, τότε ο πιο πρόσφατος κοινός πρόγονος μπορεί να βρεθεί για δύο διαφορετικές γενεές παρόμοιων ειδών. Αν κάποιο από τα παραπάνω είναι σε εξέλιξη, τότε υπάρχουν αρκετά εμπόδια που πρέπει να ξεπεραστούν πριν ο πιο πρόσφατος κοινός πρόγονος εντοπιστεί για αυτά τα είδη.
Καθώς η τεχνολογία και η κατανόηση της Συλλεκτικής Θεωρίας γίνονται πιο εύκολα διαθέσιμες, το μαθηματικό μοντέλο που την συνοδεύει έχει τροποποιηθεί. Αυτές οι αλλαγές στο μαθηματικό μοντέλο επιτρέπουν ορισμένα από τα προηγούμενα ανασταλτικά και πολύπλοκα ζητήματα με τη βιολογία του πληθυσμού και η γενετική του πληθυσμού έχει ληφθεί μέριμνα και μπορούν να χρησιμοποιηθούν και να εξεταστούν όλοι οι τύποι πληθυσμών χρησιμοποιώντας το θεωρία.