Возникновение этого нового подхода стало возможным благодаря изучению самих генов. Уже в начале XX века ученые начали представлять гены как бусины, нанизанные в определенной последовательности на хромосомы — волокнистые структуры, которые становятся заметными в клетках перед их делением. Гены располагались в хромосомах в строго определенных местах и имели альтернативные версии, называемые аллелями. Конъюгация двух хромосом (по одной от каждого родителя) объясняла существование явлений доминантности и рецессивности, отмеченное еще Менделем. Доминантный аллель, расположенный на определенном месте, подавлял влияние своего рецессивного двойника. Для проявления рецессивного фенотипа (строения тела) в потомстве оба родителя должны были иметь одинаковые аллели. Кроме того, почти сразу же стало очевидно, что большинство фенотипических характеристик кодируется более чем одним геном, а каждый ген отвечает более чем за одно свойство.
Наиболее убедительной из новых концепций, объясняющих влияние поведения генов в популяции на эволюционный процесс, была введенная Сьюэлом Райтом идея «адаптационного ландшафта». Генетический фонд одной популяции состоит из множества тысяч генов и, соответственно, имеет огромное количество аллелей. Райт предположил, что при определенном сочетании факторов внешней среды некоторые комбинации аллелей окажутся более выгодными, чем другие, и позволят своим «приспособленным» владельцам более эффективно выживать и размножаться по сравнению с менее одаренными природой собратьями. Он создал математические модели, похожие на топографические карты, в которых более приспособленные генотипы были собраны в кластеры на вершинах, а менее удачные населяли долины. Следуя этой аналогии, задачей каждого вида было максимизировать горную долю популяции и минимизировать количество жителей долин. Ключом к достижению этой цели был естественный отбор. Многие популяционные генетики не только признали концепцию Райта, но и начали развивать ее таким образом, которого сам автор не предполагал. Но главным ее результатом стало формирование четкой связи между частотой генов в популяции и естественным отбором. Эту теорию в 1930-х годах назвали новым эволюционным синтезом.
К развитию новой синтетической теории эволюции приложили руку многие ученые, но одно имя следует выделить особо — Феодосий Добржанский. Его блестящий труд «Генетика и происхождение видов», опубликованный в 1937 году, стал первым полным описанием принципов нового эволюционного синтеза. Добржанский, натуралист старых взглядов и одновременно талантливый и оригинальный генетик, работал в Колумбийском университете как раз неподалеку от Американского музея естественной истории в Нью-Йорке. Несмотря на то что он был глубоко убежден в ключевой роли видов в природе и в важности дрейфа генов (красивое название для случайных мутационных погрешностей), он также не сомневался в преимущественной силе естественного отбора, проявившейся при формировании жизни на Земле. Он видел эволюцию как медленный, последовательный и долгий процесс, состоявший в основном из накапливания в поколениях организмов небольших генетических изменений и возникновения новых комбинаций уже существующих аллелей. Поступательные изменения, возникающие от одного поколения к другому, подчинялись безжалостному естественному отбору — слепому процессу, не направленному на получение конкретного результата, но происходившему, когда более приспособленные особи оставляли больше потомства, чем их чуть менее удачливые родичи.
