Jedna część nowoczesna synteza teorii ewolucji obejmuje biologię populacji i, na jeszcze mniejszym poziomie, genetykę populacji. Ponieważ ewolucję mierzy się w jednostkach w populacjach i tylko populacje mogą ewoluować i nie osoby, a następnie biologia populacji i genetyka populacji są zawiłymi częściami teorii Ewolucja poprzez Naturalna selekcja.
Kiedy Karol Darwin po raz pierwszy opublikował swoje idee ewolucji i doboru naturalnego, dziedzina genetyki jeszcze nie została odkryta. Ponieważ śledzenie alleli i genetyki jest bardzo ważną częścią biologii populacji i genetyki populacji, Darwin nie w pełni opisał te idee w swoich książkach. Teraz, mając więcej technologii i wiedzy pod naszymi paskami, możemy włączyć więcej teorii biologii populacji i genetyki populacji do teorii ewolucji.
Jednym ze sposobów osiągnięcia tego jest koalescencja alleli. Biolodzy populacyjni patrzą na pula genowa i wszystkie dostępne allele w populacji. Następnie starają się prześledzić pochodzenie tych alleli w czasie, aby zobaczyć, gdzie się zaczęły. Allele można prześledzić przez różne linie na a
filogenetyczny drzewo, aby zobaczyć, gdzie się łączą lub wracają razem (alternatywny sposób patrzenia na to, kiedy allele odgałęzione od siebie). Cechy zawsze łączą się w punkcie zwanym najnowszym wspólnym przodkiem. Po ostatnim wspólnym przodku allele rozdzieliły się i ewoluowały w nowe cechy i najprawdopodobniej populacje dały początek nowym gatunkom.Teoria koalescencji, bardzo podobna Równowaga Hardy'ego-Weinberga, ma kilka założeń, które eliminują zmiany alleli poprzez przypadkowe zdarzenia. Teoria koalescencji zakłada, że nie ma przypadkowego przepływu genetycznego lub dryfu genetycznego alleli do lub z populacji, selekcja naturalna jest nie działa na wybranej populacji w danym okresie i nie ma rekombinacji alleli w celu utworzenia nowych lub bardziej złożonych allele. Jeśli jest to prawdą, można znaleźć najnowszego wspólnego przodka dla dwóch różnych linii podobnych gatunków. Jeśli w grę wchodzi którykolwiek z powyższych elementów, istnieje kilka przeszkód, które należy pokonać, aby można było wskazać ostatniego wspólnego przodka dla tych gatunków.
W miarę jak technologia i zrozumienie teorii koalescencji stają się łatwiej dostępne, model matematyczny, który jej towarzyszy, został zmodyfikowany. Te zmiany w modelu matematycznym pozwalają na pewne wcześniej hamujące i złożone problemy z biologią populacji zadbano o genetykę populacyjną, a następnie można wykorzystać i zbadać wszystkie typy populacji za pomocą teoria.