Adaptyvioji radiacija – tai evoliucijos procesas, kurio metu organizmai, patekę į naują aplinką su gausiais ir įvairiais neišnaudotais ištekliais, sparčiai išsivysto į daugybę naujų rūšių, prisitaikiusių prie skirtingų ekologinių nišų. Klasikinis pavyzdys – Darvino kikilių evoliucija Galapagų salyne. Kikiliai, atkeliavę iš Pietų Amerikos, salyne rado daug laisvų nišų ir įvairaus maisto, todėl sparčiai diversifikavosi. Manoma, kad Galapaguose vyko ir alopatrinis, ir simpatrinis rūšių susidarymas.

Viktorijos, Tanganikos ir Malavio ežeruose (Rytų Afrika) per pastaruosius 10 milijonų metų įvyko stipri adaptyvioji radiacija, kurios metu susidarė apie 2000 cichlidų rūšių. Šios rūšys kilo iš kelių tėvinių formų, kurios pateko į ežerus, kuriuose nebuvo konkurentų ir buvo daug laisvų nišų. Cichlidai diversifikavosi, prisitaikydami prie įvairaus maisto: nuo vienaląsčių dumblių iki kitų cichlidų žvynų. Manoma, kad rūšių susidarymas vyko tiek alopatriniu (dėl migracijos ir populiacijų atsiskyrimo), tiek simpatriniu (dėl perėjimo prie neįprastos mitybos) būdu. Evoliucijos eigoje atsirado ir plėšrios cichlidų rūšys, medžiojančios kitus cichlidus.

Laisvos nišos – tai aplinkos ištekliai (pvz., Saulės energija, mineralinės medžiagos, negyva organinė medžiaga), kurių nenaudoja kiti organizmai. Kai laisvų nišų yra daug, rūšių susidarymas gali vykti labai sparčiai. Pavyzdžiui, prieš 500 milijonų metų sausumoje buvo daug laisvų nišų, kurias užėmė pirmieji sausumos organizmai – kerpės ir kerpsamanės. Vėliau atsirado skaidytojai, augalėdžiai ir plėšrūnai, užpildydami visas laisvas nišas ir suformuodami ekologinę piramidę. Užėmus visas laisvas nišas, evoliucija sulėtėjo.

Neodarvinizmas išskiria tris pagrindines atrankos formas: stabilizuojančiąją, kryptingąją ir išskiriančiąją. Stabilizuojančioji atranka teikia pirmenybę tarpiniam fenotipui, kryptingoji atranka – vienam iš kraštutinių fenotipų, o išskiriančioji atranka – abiem kraštutiniams fenotipams.

Yra du pagrindiniai rūšių susidarymo modeliai: alopatrinis ir simpatrinis. Alopatrinis modelis apima organizmų migraciją, arealo plėtimąsi, patekimą į naują aplinką, ryšių su pradine populiacija praradimą ir prisitaikymą. Simpatrinio modelio atveju naujai rūšiai susidaryti nereikia populiacijos padalijimo; pakanka, kad dalis populiacijos pradeda naudoti kitus išteklius.

Rūšių susidarymas gali vykti dviem pagrindiniais būdais: alopatriniu ir simpatriniu. Alopatrinio rūšių susidarymo atveju populiacijas atskiria geografinės kliūtys (pvz., upė, kanjonas), dėl kurių ilgainiui, veikiant paveldimam kintamumui ir atrankai, jos tampa atskiromis rūšimis. Simpatrinio rūšių susidarymo atveju geografinės izoliacijos nėra. Nauja rūšis atsiranda toje pačioje vietovėje, dažniausiai dėl išskiriančiosios atrankos, kai dalis populiacijos prisitaiko prie kitokių sąlygų, pvz., kitokio dirvožemio ar maisto šaltinio. Galutinis atsiskyrimas įvyksta nutrūkus kryžminimuisi arba susilaukus negyvybingų palikuonių.

Artimiausi žmogaus giminaičiai yra žmoginės beždžionės (gorilos, orangutanai, šimpanzės, gibonai), tačiau jos nėra mūsų protėviai. Bendri protėviai gyveno prieš 6-8 milijonus metų Rytų Afrikoje. Evoliucijos linijos išsiskyrė dėl klimato kaitos – tapus sausesniam klimatui, išplitus savanoms ir sumažėjus miškams. Dalis bendrų protėvių buvo priversti palikti miškus ir prisitaikyti prie gyvenimo žolynuose. Gebėjimas laipioti medžiais nyko, o vaikščioti stačiomis ir naudoti priekines galūnes tobulėjo.

Lordo Hau saloje (Ramusis vandenynas) aptinkamos dvi artimos palmių rūšys, augančios skirtinguose – rūgščiame vulkaniniame ir kalkiniame – dirvožemiuose. Manoma, kad šios rūšys atsirado dėl simpatrijos, prasidėjusios išskiriančiąja atranka, o vėliau perėjusios į reprodukcinę izoliaciją dėl skirtingo žydėjimo laiko (ankstyvo ir vėlyvo). Dėl genetinio kintamumo ir atrankos ilgainiui atsiranda reprodukcinių organų ar gyvenimo ciklo skirtumų, neleidžiančių rūšių genofondams susilieti.