יש כל כך הרבה עובדות מדעיות שמדענים ואפילו הציבור הרחב מקבלים כמובן מאליו בחברה המודרנית שלנו. עם זאת, רבים מהתחומים האלו אנו חושבים שהשכל הישר היו טרם נדונו בשנות ה- 1800 של המאה הקודמת צ'ארלס דארווין ו אלפרד ראסל וואלאס הרכיבו לראשונה את תורת האבולוציה ברירה טבעית. אמנם היו לא מעט עדויות שדרווין ידע עליהן בזמן שניסח את התיאוריה שלו, היו דברים רבים שאנחנו יודעים עכשיו שדרווין לא ידע.
גנטיקה, או שהמחקר כיצד מועברים תכונות מהורים לצאצאים, עדיין לא הוצג כאשר דרווין כתב את ספרו על מקור המינים. סוכם של מרבית המדענים מאותה תקופה כי צאצאים אכן קיבלו את מאפייניהם הגופניים מהוריהם, אך כיצד ובאילו יחסים לא היה ברור. זו הייתה אחת הטענות העיקריות שהתנגדו דרווין באותה תקופה נגד התיאוריה שלו. דארווין לא יכול היה להסביר, לשביעות רצונו של הקהל המוקדם נגד האבולוציה, כיצד התרחשה הירושה ההיא.
רק בסוף שנות ה- 1800 ותחילת המאה העשרים גרגור מנדל עשה את עבודתו המשנה את המשחק עם צמחי האפונה שלו ונודע כ"אב הגנטיקה. " למרות שעבודותיו היו צלילות מאוד גיבוי מתמטי ונכון היה כי לקח לא מעט זמן עד שמישהו הכיר במשמעות של גילויו של מנדל את תחום גנטיקה.
מכיוון שתחום הגנטיקה לא היה קיים עד שנות ה -20 של המאה העשרים, מדענים מתקופת דרווין לא חיפשו את המולקולה הנושאת מידע גנטי מדור לדור. לאחר שהמשמעת בגנטיקה הפכה נפוצה יותר, אנשים רבים מיהרו לגלות איזו מולקולה היא זו שנשאה את המידע הזה. לבסוף הוכח זאת DNA, מולקולה פשוטה יחסית עם ארבעה אבני בניין שונות, היא אכן המוביל של כל המידע הגנטי לכל החיים על כדור הארץ.
דארווין לא ידע ש- DNA יהיה להיות חלק חשוב של תורת האבולוציה שלו. למעשה, תת-הקטגוריה של האבולוציה נקראה התפתחות מיקרו מבוסס לחלוטין על ה- DNA והמנגנון של העברת המידע הגנטי מהורים לצאצאים. גילוי ה- DNA, צורתו ואבני הבניין שלו אפשרו לעקוב אחר שינויים אלה המצטברים עם הזמן בכדי להניע את האבולוציה ביעילות.
קטע נוסף של הפאזל שמביא עדות ל סינתזה מודרנית של התיאוריה האבולוציונית הוא הענף של הביולוגיה ההתפתחותית שנקרא אבו-דבו. דארווין לא היה מודע לקווי הדמיון בין קבוצות של אורגניזמים שונים עם האופן בו הם מתפתחים מהפריה דרך בגרות. תגלית זו לא ניכרה זמן רב לאחר שהתקדמו התקדמויות רבות בתחום הטכנולוגיה, כגון מיקרוסקופים בעלי עוצמה גבוהה ובדיקות חוץ גופיות ונהלי מעבדה הושלמו.
מדענים כיום יכולים לבדוק ולנתח כיצד זיגוטה חד תאית משתנה על סמך רמזים מה- DNA והסביבה. הם מסוגלים לעקוב אחר קווי הדמיון וההבדלים של מינים שונים ולעקוב אחר הקוד הגנטי בכל אחד מהם ביציות וזרע. אבני דרך רבות בהתפתחות זהות בין מינים שונים מאוד ומצביעים על הרעיון שיש אב קדמון משותף לדברים חיים אי שם על עץ החיים.
למרות שלצ'רלס דארווין הייתה גישה לקטלוג לא קטן של מאובנים שהתגלו עד שנות ה -18, היו כל כך הרבה תגליות מאובנות נוספות מאז מותו שמשמשות עדות חשובה התומכת בתיאוריית האבולוציה. רבים מהמאובנים "החדשים" יותר הם אבות אבות אנושיים העוזרים לתמוך ברעיון של דרווין "ירידה דרך שינוי" של בני אדם. בעוד שרוב הראיות שלו היו נסיבתיות כאשר השער לראשונה את הרעיון של בני האדם פרימטים והיו קשורים לקופי אדם, מאובנים רבים נמצאו מאז שמלאים את החסר של ההתפתחות האנושית.
בעוד שרעיון ההתפתחות האנושית הוא עדיין במידה רבה נושא שנוי במחלוקת, ממשיכים להתגלות עוד ועוד ראיות שעוזרות לחזק ולשנות את רעיונותיו המקוריים של דרווין. עם זאת, ככל הנראה, חלק זה של האבולוציה יישאר שנוי במחלוקת עד שכל אחד מהביניים מאובנים של התפתחות אנושית נמצאו או דת והאמונות הדתיות של אנשים מפסיקים להימשך קיימים. מכיוון שלא צפויים לקרות אלה, תמשיך להיות אי ודאות סביב ההתפתחות האנושית.
עדות נוספת העומדת לרשותנו כעת כדי לתמוך בתיאוריה של האבולוציה היא כיצד חיידקים יכולים להסתגל במהירות כדי להיות עמידים לאנטיביוטיקה או לתרופות אחרות. אף שרופאים וחובשים בתרבויות רבות השתמשו בעובש כמעכב חיידקים, התגלית הראשונה והשימוש באנטיביוטיקה, כמו פניצילין, לא התרחש עד לאחר מותו של דארווין. למעשה, מרשם של אנטיביוטיקה לזיהומים חיידקיים לא הפך לנורמה עד אמצע שנות החמישים.
רק שנים לאחר שהשימוש הנרחב באנטיביוטיקה הפך נפוץ, מדענים הבינו כי חשיפה מתמדת לאנטיביוטיקה יכולה לגרום לה חיידקים להתפתח ולהיות עמידים בפני עכבות הנגרמות על ידי האנטיביוטיקה. זו למעשה דוגמא מאוד ברורה לבחירה טבעית בפעולה. האנטיביוטיקה הורגת את כל החיידקים שאינם עמידים לה, אך החיידקים העמידים לאנטיביוטיקה שורדים ומשגשגים. בסופו של דבר, רק זנים חיידקיים העמידים לאנטיביוטיקה יעבדו, או "הישרדותם של החזקים"חיידקים התרחשו.
נכון שלצ'רלס דארווין הייתה אמנם כמות מוגבלת של עדויות שיכולות להיכנס לקטגוריית הפילוגנטיקה, אך הרבה השתנה מאז שהציע לראשונה את תורת האבולוציה. קרולוס לינאוס אכן הייתה מערכת שמות וקטגוריות כאשר דרווין בחן את הנתונים שלו, מה שעזר לו לנסח את רעיונותיו.
עם זאת, מאז תגליותיו, המערכת הפילוגנטית שונתה באופן דרסטי. בתחילה הוצבו מינים על עץ הפילוגנטי של החיים על סמך מאפיינים גופניים דומים. רבים מהסיווגים הללו שונו מגילוי בדיקות ביוכימיות ורצף DNA. הסידור מחדש של מינים השפיע וחיזק את תורת האבולוציה על ידי זיהוי בעבר החמיצו מערכות יחסים בין מינים וכאשר המינים שלהם הסתעפו מהנפוצים שלהם אבות.