Charles Darwin oli teoksessaan Lajien synty luonnollisen valinnan tuloksena (1859) selvillä lajiristeymien heikosta elin- ja lisääntymiskyvystä, mutta lisääntymisesteiden syntymekanismi oli arvoitus. Tuolloin olisikin ollut mahdotonta arvioida lisääntymisesteiden perinnöllistä taustaa, kun perinnöllisyyden peruslait tulivat laajasti tunnetuiksi vasta vuonna 1900. Biologisen lajikäsityksen mukaan lisääntymisesteiden synty populaatioiden välille on kuitenkin uusien lajien muodostumisen ydintapahtuma.
Kun vertaamme nykyisiä lajipareja, tarkastelemme enimmäkseen eroja jotka ovat syntyneet lisääntymisesteiden synnyn, siis lajiutumisen jälkeen. Ihmisen ja simpanssin kehityslinjat ovat eronneet ja lisääntymisesteet kehittyneet noin kuusi miljoonaa vuotta sitten.
Suuri osa lajien välisistä eroista on syntynyt kauan lajiutumisen jälkeen, eikä nykyisin analyysimenetelmin voida selvittää, miten lisääntymisesteet tämän lajiparin välille alun perin syntyivät.
Lisääntymisesteiden syntyä on paras tutkia, kun lajiutuminen on vasta alkamassa.
Kun populaatiot elävät eri alueilla, luonnonvalinta voi sopeuttaa kunkin omiin olosuhteisiinsa.
Kasvien välille syntyy eroja kukkimisajoissa tai pölyttäjissä, lintujen tai sammakoiden välille esimerkiksi kosiolauluissa. Kun erilaistuneet populaatiot kohtaavat, niiden välillä ei ehkä enää tapahdu pölytyksiä tai parittelua - uudet lajit ovat kehittyneet.
Jos hedelmöitys kuitenkin tapahtuu, risteymäjälkeläiset ovat usein elin- tai lisääntymiskyvyttömiä. Esimerkiksi lähisukuiset sepel- ja kirjosiepot ovat olleet pitkään eristyksissä toisistaan, mutta pesivät nykyään samoilla alueilla Keski- ja Itä-Euroopassa ja Ruotsissa Gotlannissa ja Öölannissa. Ruotsin saarilla siepoista noin kolme prosenttia pariutuu toisen lajin kanssa tuottaen risteymäjälkeläisiä.
Näiden lisääntymismenestys on kuitenkin alentunut, sillä risteymäkoiraat eivät löydä parittelukumppaneita, koska niiden puku ja laulu eivät kelpaa kummankaan lajin naaraille. Risteymänaaraat puolestaan ovat steriilejä.
Biologien oli pitkään vaikeata ymmärtää, miten luonnonvalinta voisi johtaa tällaisten heikkojen yksilöiden syntymiseen. Valinnan pitäisi pikemminkin karsia tällaiseen heikkouteen johtavat geenimuodot. Amerikkalaiset tutkijat William Bateson, Theodosius Dobzhansky ja Herman J. Muller esittivät ratkaisua seuraavasti.
Kun geenit muuttuvat luonnonvalinnan tai sattuman seurauksesta erilaisiksi eri populaatioissa, risteymän syntyessä eri populaatioista peräisin olevien geenien yhdistelmät eivät toimi enää keskenään. Nämä haitalliset vaikutukset eivät siis vielä ilmene erillisissä populaatioissa, eikä valinta karsi niitä aiheuttavia geenejä.
Vasta aivan viime vuosina on pystytty eristämään lajiutumisgeenejä, ennen kaikkea Drosophila-suvun mahlakärpäsistä. Voidaan päätellä, että näillä geeneillä ei välttämättä ole suoraan tekemistä lisääntymisen kanssa, vaan ne voivat liittyä esimerkiksi tumakelmun rakenteeseen.
Voidaan myös päätellä geenien emäsjärjestyksestä, että valinta on erilaistanut näitä geenejä poikkeuksellisen nopeasti - siis valinta saa aikaan myös itse lajiutumisen, ei vain sopeutumista.
Aikaisemmin lajiutumisen genetiikkaa voitiin tutkia vain harvoilla, usein ekologialtaan huonosti tunnetuilla perinnöllisyystieteen mallilajeilla (esim. mahlakärpäset).
Uusimmat perimän tutkimusmenetelmät mahdollistavat nyt genomiikan menetelmien käytön myös muissa, ekologisesti hyvin tunnetuissa lajeissa.
Darwin 150 vuotta -sarjassa
tarkastellaan evoluutiota ja
evoluutioteoriaa sekä niiden
merkitystä. Sarjan ensimmäinen osa julkaistiin 10.1.