地球上的生命有着惊人的多样性和复杂性：从藻类到大象，有着多达800万，甚至是更多的生物物种，都是从一个共同祖先——35亿年前的简单单细胞进化而来的。这是否意味着进化有一个可预测的方向？更大的多样性和复杂性是否总是不可避免的？
达尔文指出了自然选择发生的三个必要因素：个体必须是不同的，所以种群中存在变异；这种变异必须能够传递给后代；个体必须为争夺资源而竞争，从而限制所能产生的后代数量。
拥有了能够获得更多资源的变异基因的个体，也就有了产生更多像它们一样的后代的可能。进化同样还依赖于环境，众所周知的是，环境是一种会以不可预知的方式不断变化的因素。例如，那些在黑暗洞穴中生活和进化的鱼，通常会失去它们的眼睛，因为对它们来说，维持眼睛的成本超过了拥有眼睛的优势。
所以说，自然选择会代代相传，但它不能提前计划，也没有一个具体目标。此外，并非所有的进化变化都是选择的结果，它可以是中性或随机的。它甚至无法保证可以产生更多的物种，因为一个单一谱系也可以发生进化，然后它可以在任何时候灭绝。
那么，我们要如何将这样一个并无目的的过程，与所看到的令人费解的多样性和复杂性相协调呢？生态与进化宛若一枚硬币的两个不同的面。
环境不仅指生物体所处的物理环境，还包括与生物体相互作用的其他生物物种。我们可以在漫长的生命史中看到生物与环境的相互作用。生物曾以单细胞的形式被“困”在海洋中长达数十亿年。几个不同的类群独立进化出了多细胞性。但是，直到大约5.4亿年前，第一批具有复杂发育、不同组织和器官的动物、植物以及真菌，才随着寒武纪生物多样性的“大爆发”出现。
这或许是由海洋中的氧气含量的增加而引发的，而这又表明，这是在数百万年的时间里，那些简单的生命形式进行光合作用（植物和其他生物将阳光转化为能量并释放氧气的过程）的结果。一旦动物长到更大的尺寸，并进化出内脏、下颚、牙齿、眼睛和腿等，繁杂的食物网就会伴随捕食者和猎物之间的“军备竞赛”成为可能。具有适应性的类群可以使它们在陆地上生存，让它们获得更多的机会。
这个口子一旦撕开，这些创新就很难再被消灭，多样性就出现了。
目前据我们所知的是，在过去的2.5亿年里，物种数量一直在增加。即使在那几次大型的灭绝事件中，也只是受到了暂时的挫败，从更长远的角度来看，它们甚至可能为物种多样性创造了更多的机会。然而，随着生物体进化出更加复杂的发育系统，它们改变自身某些结构的能力可能会随之降低。
这在一定程度上是因为基因、组织和器官通常拥有几种不同的功能，所以要想把其中一种变得更好，且不会意外地对其他的某些方面造成破坏，会是一件很困难的事。
显然，在进化生物学的核心存在着明显的矛盾。一方面，进化的机制在任何特定方向上并没有倾向。而另一方面，当这些机制运行起来，超越一定的阈值，它们所造成的生态和发展系统的交织就会趋向于产生越来越多的物种和更大的复杂性。
那么，我们能否期待未来会出现更大的多样性和复杂性呢？我们现在正处于第六次物种大灭绝的开端，这会是一场由人类引发的大灭绝，它会抹杀数百万年的进化结果，而且没有任何停止的迹象。尽管如此，人类自身数量众多，分布广泛，且适应性强，因此短时间内并不会面临灭绝危险。而更有可能的是，人类将通过在其他星球上建造可居住的生物圈，进一步扩大我们的分布。