Luonnonvalinta vaatii toimiakseen kolmea perusperiaatetta:
- Populaatiossa esiintyy muuntelua, eli populaation yksilöt ovat erilaisia.
- Tämä muuntelu on perinnöllistä.
- Yksilöt tuottavat niin paljon jälkeläisiä, että resurssit eivät riitä niille kaikille. Tämä johtaa yksilöiden väliseen kilpailuun rajallisista resursseista.
Tällä tavalla luonnonvalinta siis toimii:
Ne yksilöt, jotka selviytyvät tuosta olemassaolon taistelusta voittajina, saavat lisääntyä ja näin välittää geeninsä jälkikasvulleen. Koska juuri nämä geenit tekivät näistä voittajista kelpoisia, lisääntyy niiden geenien suhteellinen määrä populaatiossa sukupolvien saatossa. Tämä siis hitaasti muokkaa populaation geenivarastoa ja populaatiosta tulee entistä sopeutuneempi vallitseviin olosuhteisiin.
Valintapaine
Luonnonvalinta muokkaa siis populaation geenivarastoa aina johonkin suuntaan. Tätä suuntaa kutsutaan valintapaineeksi ja sen vaikutusta on kolmenlaista.
1. Tasapainoittava valinta
Valintapaine voi aiheuttaa sen, että keskimääräinen on paras. Tätä kutsutaan tasapainoittavaksi valinnaksi, ja siitä esimerkkinä on vauvan syntymäpaino. Pienet vauvat eivät selviä ulkomaailmassa ja suuret vauvat eivät pääse äidistä ulos. Näin ollen luonnonvalinta karsii molempia äärimmäisyyksiä ja suosii keskikokoisia vauvoja.
2. Hajottava valinta
Hajottavassa valinnassa molemmat ääripäät ovat kelpoisempia kuin keskiarvo. Esimerkkinä käy maakotilot, joiden kuoren välit vaihtelevat vaaleista ruskeisiin ja tummiin. Jos tämä maakotilopopulaatio asettautuu alueelle, jossa vaalean hiekkamaan seassa on tummaa kalliota, vaaleat ja tummat kotilot nousevat kelpoisiksi, kun keskimääräinen ruskea kärsii.
Hajottavat valinta voi johtaa jopa lajiutumiseen, jos eri ääripään yksilöt lisääntyvät vain toistensa kanssa.
3. Suuntaava valinta
Suuntaavassa valinnassa valintapaine kohdistuu suoraviivaisesti johonkin aiemmin harvinaiseen ominaisuuteen, joka nyt tekee yksilöstä erityisen kelpoisen.
Tästä esimerkki on teollisuusmelanismi: Kun tehtaiden nokipäästöt alkoivat liata koivujen runkoja tummemmiksi, valintapaine kohdistui koivumittarin suojaväriin. Aiemmin paremmin selviytyneet vaalean väriset koivumittarit joutuivat nyt enemmän saaliiksi. Toisaalta tummat koivumittarit saivat kilpailuedun ja lisääntyivät enemmän, kuin vaaleat.
Seksuaalivalinta
Luonnonvalinta voi vaikuttaa eri sukupuoliin eri tavoin.
Esimerkiksi riikinkukkourokselle on eduksi, että sillä on mahdollisimman värikäs ja huomiota herättävä pyrstö, sillä riikinkukkonaaras valitsee kumppaninsa osakseen pyrstön perusteella. Toisaalta, naaraalla on eduksi olla mahdollisimman huomaamaton, jotta se saa hautoa munia rauhassa.
Valintapainetta, joka kohdistuu toista sukupuolta miellyttäviin ominaisuuksiin kutsutaan seksuaalivalinnaksi.