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自然选择的证明的中心论点：适者生存，不适者淘汰。
达尔文的自然选择说中最不能让人接受的部分就是它的必然性。自然选择的条件非常特殊，但这些条件一旦满足，就会无可避免地发生。自然选择也许不该被称为生物学定律，它发生的原因不是生物学而是概率论。要想充分解释生命的起源、复杂性的趋势以及智能的产生，需要一门丰富的数学，单凭自然选择远远不够。除去自然选择，它必须有更多的手段。后达尔文主义者已经证明，由一个维度上的自然选择推进的单一进化是不存在的，进化应该既有宽度又有纵深的。
达尔文虽借用了人工选择中的“选择”这个词，但这只是一种比喻，并非说有超自然的力量在进行选择。按照达尔文的意见，自然选择不过是生物与自然环境相互作用的结果。从进化的观点看，能生存下来的个体不一定就是最适者，只有生存下来并留下众多后代的个体才是最适者；又考虑到进化是群体而不是个体的现象，现代综合进化论从群体遗传学的角度修正了达尔文的看法，认为自然选择是群体中“不同基因型的有差异的延续”，是群体中增加了适应性较强的基因型频率的过程。例如 ，英国有一种桦尺蛾，在1850年前都是灰色类型。1850年在曼彻斯特发现了黑色的突变体。19世纪后半叶，随着工业化的发展，废气中的硫化氢杀死了树皮上的灰色地衣，煤烟又把树干熏成黑色。结果，原先歇息在地衣上得到保护的灰色类型，这时在黑色树干上却易被鸟类捕食；而黑色类型则因煤烟的掩护免遭鸟类捕食反而得到生存和发展。于是黑色类型的频率迅速提高，灰色类型的频率则不断下降。到19世纪末，前者已由不到 1%上升至90%以上；后者则从90%以上下降为不到 5%。表明了自然选择通过保留有利基因个体和淘汰不利的基因个体，导致种群基因频率的定向变化使种群产生的适应新环境的黑色突变类型得到发展，这种情形就是人们所能看到的自然选择。