En del moderna sinteza evolucijske teorije vključuje populacijsko biologijo in na še manjši ravni populacijsko genetiko. Ker se evolucija meri v enotah znotraj populacije, razvijajo pa se lahko samo populacije in ne posamezniki, nato populacijska biologija in populacijska genetika so zapleteni deli Teorije Evolucija skozi Naravna selekcija.
Kdaj Charles Darwin prvi objavil svoje ideje o evoluciji in naravni selekciji, polje genetike je bilo še treba odkriti. Ker je sledenje alelom in genetika zelo pomemben del populacijske biologije in populacijske genetike, Darwin teh idej v svojih knjigah ni v celoti zajel. Zdaj lahko z več tehnologije in znanja v svoje pasove vključimo več populacijske biologije in populacijske genetike v Teorijo evolucije.
Eden izmed načinov je to s koalescenco alelov. Populacijski biologi si ogledujejo genski bazen in vse razpoložljive alele znotraj populacije. Nato skušajo skozi čas izslediti izvor teh alelov, da bi videli, od kod so se začeli. Alele lahko sledimo skozi različne robove na a
filogenetski drevo, da bi videli, kje se združujejo ali se vrnejo skupaj (nadomestni način gledanja je, ko aleli razvejen drug od drugega). Karakteristike se vedno zlijejo na mestu, ki ga imenujemo najnovejši skupni prednik. Po najnovejšem skupnem predniku so se aleli ločili in se razvili v nove lastnosti in najverjetneje so populacije rodile nove vrste.Koalescentna teorija, podobno Ravnotežje Hardy-Weinberga, ima nekaj predpostavk, ki s pomočjo naključnih dogodkov odpravljajo spremembe alelov. Koalescentna teorija domneva, da ni naključnega genetskega pretoka ali genskega odtoka alelov v ali iz populacije, naravna selekcija je ne deluje na izbrani populaciji v določenem časovnem obdobju in ne obstaja rekombinacija alelov za oblikovanje novih ali bolj zapletenih aleli. Če to drži, je mogoče najti najnovejšega prednika za dve različni vrsti podobnih vrst. Če je v igri kaj od naštetega, je treba premagati več ovir, preden bo mogoče za te vrste določiti zadnjega običajnega prednika.
Ko postajata tehnologija in razumevanje teorije koalescenta lažje dostopna, se je matematični model, ki je priložena, spremenil. Te spremembe matematičnega modela omogočajo nekatera prej zaviralna in zapletena vprašanja s populacijsko biologijo poskrbljeno je za populacijsko genetiko in vse vrste populacij se lahko nato uporabijo in pregledajo z uporabo teorija.