A evolução só pode ocorrer se existe variação genética dentro de uma população ao longo do tempo. Um mecanismo que contribui para esta variabilidade é o fluxo gênico, a transferência de variantes genéticas entre as populações. O fluxo gênico ocorre quando os organismos movem de uma população para outra.

Em algumas espécies, apenas os gametas podem mover-se entre as populações, como o pólen da planta que é distribuído pelo vento ou animais. O fluxo gênico pode apresentar uma nova variante genética ou mudanças na frequência de variantes do gene existentes em uma população. Ao contrário da seleção natural, que promove consistentemente traços que aumentam a sobrevivência e reprodução, o fluxo gênico pode aumentar ou diminuir a incidência de traços adaptativos.

Por exemplo, a migração de mosquitos pode espalhar uma variante do gene, ou alelo, que confere resistência aos inseticidas. Consequentemente, os mosquitos com o novo alelo sobrevivem e reproduzem com mais sucesso. Por outro lado, a imigração do Chapim-real para a ilha de Vlieland ilustra como o fluxo de genes pode ser prejudicial.

Pássaros imigrantes do continente tem genes para tamanhos maiores de ninhadas enquanto pássaros na ilha experimentam a seleção para tamanhos menores de ninhada. No centro de Vlieland, onde a imigração é três vezes maior, a população de chapim tem uma taxa de sobrevivência mais baixa do que do lado oriental de Vlieland, que experimenta menos imigração. Com o tempo, o fluxo gênico tende a reduzir as diferenças genéticas entre as populações, às vezes levando a um pool genético comum.

Quando o fluxo gênico é restrito, no entanto, diferenças genéticas são amplificadas ao longo do tempo. Milhões de anos atrás, o declínio dos níveis do oceano formou o istmo do Panamá, que conecta a América do Norte e do Sul. O resultado foi a separação de cruzamento das populações marinhas.

Populações em qualquer lado do istmo continuam a procriar entre elas próprias, mas não uns com os outros. Surgiram mutações distintas e aleatórias nas populações separadas, e condições ambientais fizeram com que características diferentes fossem selecionadas naturalmente. Eventualmente, as diferenças genéticas são manifestadas em características reprodutivas, produzindo espécies distintas que não poderiam mais cruzar independentemente da proximidade.

Assim, o fluxo gênico é um poderoso mecanismo evolutivo que tanto pode melhorar a diversidade genética de populações individuais e restringir diferenças genéticas entre elas.