Az egész élővilág közös ősét bizonyítja az örökítő anyag működésének egységessége. Minden élőlény, függetlenül attól, hogy életmódjában, külső megjelenésében mennyire különbözik másoktól, a gének szintjén pontosan ugyanazta a nyelvet beszéli. A genetikai szótár 64, egyenként hárombetűs DNS-szóból áll. Ezek a bázishármasok teljesen önkényesek; nem fedezhető fel semmiféle összefüggés, amely az általuk meghatározott aminosavnak valamely tulajdonságát meghatározná. Elképzelhetetlenül kicsi az esélye annak, hogy eme önkényes jelentések szótára kétszer azonos módon jelenjen meg.
Miután a tudomány kezébe került a kulcs az élőlények tulajdonságait hordozó molekulák szerkezetének felderítéséhez, a természetes, leszármazáson alapuló rendszerezéshez úgy hasonlíthatunk össze molekuláris "mondatokat", mint ahogy koponyákat, vagy lábszárcsontokat. Olyan fehérjék alapján, amelyek minden élőlényben megtalálhatók (pl. citokrómok), molekuláris törzsfákat lehet felépíteni. Minél közelebbi rokon két faj, annál kevesebb különbséget találunk az alkotó aminosavak minőségében.
Dél-amerikai utazásai során Darwin azt tapasztalta, hogy az általa látott fajok besorolása a megtett távolsággal egyre bizonytalanabbá válik, még tovább utazva pedig azonos körülmények között egy világosan elkülöníthető másik faj található. Minél nagyobb a távolság, annál nagyobb a módosulás mértéke, hacsak valamilyen természeti akadály (pl. magas hegység, tengerszoros) nincs közben, amely megszakítja a folyamatos átmenetet. Mindebből egyrészt azt vonta le tanulságul, hogy a fajok nem azonosíthatók a jegyeik alapján, mivel azok az egyedek és a földrajzi helyzet függvényében változékonyak. Másrészt pedig azt, hogy a tapasztalt mintázat nem egyéb, mint a vándorlás és leszármazás következtében lezajlott változások "lenyomata". Mindezt a modern biokémia korában a molekulák vizsgálatával is bizonyítani lehet. Emberi települések kormeghatározása alapján rekonstruált vándorlási útvonalak pontosan megegyeznek azokkal, amelyekre gének leszármazási fája alapján lehet következtetni.
Az evolúciós változások fokozatosak, és ha nem is áll rendelkezésre minden esetben olyan, leletekkel gazdagon alátámasztott fejlődési sorozat, mint a lovak, vagy az ormányosok esetében, gyakran lehet a leszármazottak testében olyan nyomokat találni, amelyek őseikre utalnak. Így például az óriáskígyófélék (Boidae) családjában felfedezhető a hátsó végtag maradványa egy pár karomszerű függelékként, valamint a függesztőöv a test belsejében. Az úszó sapkacsigán még ott látjuk ősei házának haszontalan csökevényét; abba visszahúzódni már nem képes.
A vakond nemzetségén belül a mi európai vakondunk az egyetlen faj, amelynek még működőképes a szeme. Az összes rokonánál már csak a bőr alá húzódott csökevény. Ez a rokonok közötti összehasonlítás jól példázza a földalatti életmód következtében használatból kieső szerv elkorcsosulásának folymatát.
A nevezetes solenhofeni ősmadár, az Archaeopteryx teste különös ötvözetét képviseli a hüllők és a madarak megszokott bélyegeinek. Az ősökre utalnak a szárnyon még megtalálható szabadon álló ujjak, a fogas állkapcsok, a hosszú, szabad csigolyákból álló farok és a tömör csontok. Előre, a madarak irányába mutat a tollazat, a koponyacsontok tökéletes összenövése, a lapockák alakja, a kulcscsontok villaszerű összenövése, a hátsó végtagok felépítése.
Különleges példája az egyedfejlődésben visszatükröződő egykori átalakulási folymatnak a félszegúszó-alakú halak esete. Ezek a tenger fenekére lapult életmódhoz alkalmazkodtak. Előnyös számukra, hogy testük lapos, és körvonalaik elmosódnak. Őseik azonban kétoldalról lapítottak lévén ha az alzathoz simuláshoz az oldalukra fordultak, az egyik szemük lefelé nézett, használhatatlanná vált. Az evolúcióban igen furcsa módon úgy nyert feloldást ez a probléma, hogy az alulra kerülendő szem fokozatosan a másik oldalra vándorolt. Ezt a folyamatot egyedfejlődése során mindegyikük megismétli. Fiatal korában a víz felszíne közelében úszkál, teste szimmetrikus és függőlegesen lapított, mint pl. az ismert keszegeké. Ezután a koponya sajátos, részaránytalan fejlődésnek indul, ami közben az egyik szeme átkerül a másik oldalára. Ez már megfelelő a fenéklakó életmódhoz, de a kifejlett félszegúszó úgy néz ki, mintha Picasso festette volna.
Szintén az evolúciós folyamatból következő tökéletlenség figyelhető meg a gerincesek szemének ideghártyájában. Ha a szemmel analóg optikai eszköz tudatos tervezés eredménye volna, minden mérnök magától értetődően a fotocellákat tenné a fény irányában első helyre, és a vezetékeket mögéjük, ahol már nincsenek a fény útjában. A retinában viszont ennek éppen az ellentétét találjuk, a csapok és pálcikák kívül helyezkednek el, a fénynek át kell verekednie magát az összes idegsejten és nyúlványon, amíg végül eljuthat oda, ahol a felfogása megtörténik. És itt is létezik egy tökéletesebb verzió: a legfejlettebb puhatestűek hólyagszeme felépítésben és működésben a gerincesekével analóg, ámde abban a fényreceptorok és a hozzájuk kapcsolódó idegsejtek a célszerű sorrendben helyezkednek el.
Evolúciós változásokat mindennapjainkban is tapasztalhatunk olyan szervezetek esetében, amelyeknek életciklusa elég rövid ahhoz, hogy az eltérések szembetűnjenek, és elég sok van belőlük ahhoz, hogy kis valószínűségű események is megessenek a nagy sokaságban. Ilyenek például a betegségeink egyik részéért felelős baktériumok. A gyógyszerek egyik csoportja ellenük szolgál; ezeket antibiotikumoknak szokták nevezni. Hosszabb távra visszaemlékező olvasók számára ismerősek lehetnek olyan nevek, mint Penicillin, Beacillin, Vegacillin, Maripen. Miért tűntek el ezek? Nem csupán a gyártók szeszélyes névadásai miatt, hanem azért, mert fokozatosan elvesztették a hatásukat. De mi is a hatásuk lényege? Az, hogy a mikrobák anyagcseréje számára mérgezően hatnak. A sok millió, sőt, milliárd kórokozó között azonban felbukkannak olyan egyedek, amelyek valamely tulajdonságuk megváltozása - mutáció - következtében nem érzékenyek a szerre. Ezek a példányok nem pusztulnak el, hanem a rájuk jellemző viharos gyorsasággal tovább szaporodnak. Akit az ő utódaik fertőznek meg, azt már a régi gyógyszer nem fogja meggyógyítani. Hasonló folyamatokat láthatunk a mezőgazdaságban a levéltetvek, a burgonyabogár, és más, nagy tömegben jelentkező kártevők, illetve az ellenük forgalmazott permetezőszerek esetében. A korábban mérgezőnek számító vegyi anyaggal szemben kialakuló rezisztencia nem más, mint egy apró, de számunkra feltűnő lépés az evolúció folyamatában.
És azok az esetek is nyilvánvalók, amikor maga az ember veszi át az élőlényekre ható szelekciós tényezők szerepét. A tenyésztett állatok, termesztett növények olyan tulajdonságokkal rendelkeznek, amelyek szembetűnően különböznek a vad őseiktől. A nemesítés céltudatos folyamata azért sokkal gyorsabb, mint a természetben spontán tapasztalható változások, mert a nemesítést végző azonnal, teljes hatásfokkal kiválasztja a legnagyobbat, legfinomabbat termő gyümölcsöt, a legjobban tejelő tehenet, stb. Őket szaporítja tovább, a kevésbé előnyös tulajdonságokat mutató testvéreiket pedig nem. Az új tulajdonságokat mutató egyedek génállománya tehát azonnal dominálhat a következő generációban, nem csak elenyésző hányadát adja, mint a természetes populációkban.
