A especiação a formação evolucionária de novas espécies é associada a alterações genéticas em uma ou mais populações. As alterações genéticas podem alterar a composição molecular de um organismo, o comportamento, e a estrutura física, criando barreiras genéticas resultantes na separação de espécies. Por exemplo, em espécies de planta com flor Genus Petúnia, possuem um único código genético para a cor da flor.

A alteração desse gene pode impor tal barreira genética. A cor da flor pode determinar qual polinizador visita a flor, efetivamente causando o isolamento reprodutivo de populações com flores de diferentes cores. Abelhas solitárias polinizam espécies com flores roxas, beija-flores polinizam espécies com flores vermelhas brilhantes, e os mariposas-falcão polinizam aquelas com flores brancas.

Eventualmente, diferentes espécies de Petúnias evoluíram. Outra barreira genética é a alteração do teor total de conteúdo cromossómico de um organismo. Por exemplo, o cruzamento ou hibridização de espécies diferentes de plantas de Tragopogon levou a formação de novas espécies de Tragopogon.

Porque a prole híbrida tem mais de dois conjuntos de cromossomas homólogos, que são incapazes de reproduzir com qualquer uma das espécies parentais, apesar de serem férteis. Até mesmo a combinação específica de um genoma de organismos hospedeiros e os genomas de todos os micróbios simbióticos associados com ele pode impor barreiras genéticas e, em última análise levar à especiação. Por exemplo, em cruzamentos entre certas espécies de vespas de Nasonia, até 90%dos descendentes perecem durante o desenvolvimento larval.

Os experimentos sugerem que esta letalidade híbrida resulta de interações entre o genoma das vespas e suas comunidades bacterianas residentes, ilustrando como as interações gene-micróbio podem manter a separação de espécies impedindo a reprodução. Enquanto o papel da genética em especiação é um campo ativo de pesquisa, mudanças genéticas abrangendo genes únicos, a composição do genoma, e a interação de genomas múltiplos podem contribuir para o isolamento reprodutivo e especiação.