En del af moderne syntese i evolutionsteorien involverer befolkningsbiologi og på endnu mindre niveau populationsgenetik. Da evolution måles i enheder inden for populationer, og kun populationer kan udvikle sig og ikke individer, så er populationsbiologi og populationsgenetik komplicerede dele af teorien om Evolution igennem Naturlig selektion.
Hvornår Charles Darwin først offentliggjorde sine ideer om evolution og naturlig udvælgelse, området genetik var endnu ikke opdaget. Da sporing af alleler og genetik er en meget vigtig del af befolkningsbiologi og befolkningsgenetik, dækkede Darwin ikke disse ideer fuldt ud. Nu, med mere teknologi og viden under vores bælter, kan vi integrere mere befolkningsbiologi og befolkningsgenetik i teorien om evolution.
En måde dette gøres er gennem sammenhængen af alleler. Befolkningsbiologer ser på genpulje og alle tilgængelige alleler inden for befolkningen. De forsøger derefter at spore oprindelsen af disse alleler tilbage gennem tiden for at se, hvor de startede. Allelerne kan spores tilbage gennem forskellige linjer på en
fylogenetiske træ for at se, hvor de samles sammen eller kommer sammen igen (en alternativ måde at se på det er, når alleler forgrenet fra hinanden). Træk samles altid på et punkt kaldet den seneste fælles stamfar. Efter den seneste fælles stamfar separerede allelerne og udviklede sig til nye træk, og sandsynligvis gav populationerne anledning til nye arter.Den coalescent teori, meget ligesom Hardy-Weinberg-ligevægt, har et par antagelser, der eliminerer ændringer i alleler gennem tilfældige begivenheder. Den coalescent teori antager, at der ikke er nogen tilfældig genetisk strøm eller genetisk drift af alleler ind i eller ud af populationerne, naturligt er arbejder ikke på den valgte population over den givne periode, og der er ingen rekombination af alleler til dannelse af nye eller mere komplekse alleler. Hvis dette stemmer, kan den seneste fælles stamfar findes for to forskellige linjer af lignende arter. Hvis noget af ovenstående spiller, er der adskillige hindringer, der skal overvindes, før den seneste fælles stamfar kan identificeres for disse arter.
Efterhånden som teknologi og forståelse af Coalescent Theory bliver lettere tilgængelig, er den matematiske model, der ledsager den, blevet tilpasset. Disse ændringer i den matematiske model tillader nogle af de tidligere hæmmende og komplekse problemer med befolkningsbiologi og populationsgenetik er blevet taget sig af, og alle typer af populationer kan derefter bruges og undersøges ved hjælp af teori.