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Un importante desarrollo de la biología comenzó en los años 80, cuando los avances técnicos y teóricos permitieron el estudio molecular del desarrollo, abriendo la posibilidad de relacionar el desarrollo con la evolución de diversas maneras (Gilbert et al. 1996, Minelli 2010; Olson 2012). Había nacido la evo-devo, o biología evolutiva del desarrollo. Este contacto fue tanto más significativo cuanto que la embriología, una disciplina de antigua tradición, había sido vista desde hacía tiempo como muy alejada de la biología evolutiva. Muchos protagonistas y observadores de la evo-devo la enmarcaron dentro de la insuficiencia del estudio matemático de la transmisión intergeneracional de genes. Este campo hegemónico, la genética de poblaciones, considerando el desarrollo como una ''caja negra'', y asumiendo una relación lineal entre el genotipo y el fenotipo (Laubichler 2010), estaría ignorando los tipos fundamentales de innovación evolutiva, siendo incapaz de abordar el cambio macroevolutivo (Minelli 2010) y, más profundamente, el no-mecanicismo, basado en las ''abstracciones conceptuales'' (Laubichler, cit.). Sin embargo, muchos académicos están buscando una integración pluralista.
Señalan que “negar la consistencia interna y el poder explicativo de <nowiki>[el programa de investigación desarrollado a partir de la genética de poblaciones]</nowiki> sería obviamente descabellado <nowiki>[...].</nowiki> La objeción es que puede (y debe) haber más biología evolutiva que un programa de investigación restringido a los conceptos y herramientas de la genética de las poblaciones” (Minelli 2010, 216). Algunos científicos y filósofos se focalizan en un polémico objetivo más amplio: la Síntesis Moderna, es decir, los fundamentos de la biología evolutiva como se la practica hoy, formulada entre las décadas de 1910 y 1940. Los críticos analizan de qué manera la Síntesis Moderna excluyó líneas de investigación como ilegítimas o irrelevantes respecto a la evolución, mientras amalgamaba con éxito la teoría de la selección natural de Darwin, la teoría de la herencia de Mendel, los modelos matemáticos de genética de poblaciones y el trabajo en diversos campos en biología. Así, algunos filósofos y científicos proponen la idea de una Síntesis Evolutiva Extendida (SEE o ESS EES en sus siglas en inglés) (Pigliucci y Mueller 2010). Es interesante notar que la EES se encuentra muy bien centrada en el organismo: se focaliza en fenómenos como la ''evolutividad'', dependiendo de la modularidad y robustez de los sistemas desarrollados; la'' plasticidad fenotípica'' y la posibilidad de modos de evolución como la acomodación genética; la ''epigenética y herencia múltiple'', la teoría de la complejidad, que revela principios de organización diferentes a los de la selección natural (Pigliucci 2007) con diferentes enfoques (Vanspeybroeck 2000). La SEE se concentra en el origen de la organización fenotípica (i.e., ''the observable developing body, physiology and behavior of organisms''), extendiéndose más allá de la genética y la regulación de los genes para incluir “la dinámica de las interacciones epigenéticas, las propiedades químico-físicas de las células en crecimiento y las masas de tejido, y las influencias de parámetros ambientales” (Müller 2007, 944).
Como argumenta el ecologista del comportamiento Patrick Bateson, la historia de la vida del organismo es una acumulación de problemas: una vez que el fenotipo está completamente formado, puede ser difícil cambiar a otro fenotipo, incluso si se ha vuelto más beneficioso en las condiciones locales cambiadas. Un cuerpo, una vez construido, es difícil de modificar. Lo mismo puede decirse de los patrones del comportamiento o de los rasgos de personalidad: los adultos tienen tareas importantes que llevar a cabo, como la alimentación y el cuidado de su familia y no pueden disolverse a sí mismos y reconstruir su comportamiento sin que otros los cuiden durante la fase de transición (Bateson 2005, 34). Por el contrario, en el desarrollo encontramos ''períodos sensibles'', es decir, fases del ciclo de vida donde un determinado estímulo del entorno es mucho más efectivo para desencadenar diferentes fenotipos. Uno de los ejemplos más impactantes proviene de los saltamontes, donde cada organismo indiviual comienza su vida con la capacidad de tomar una de dos rutas de desarrollo completamente distintas -volviéndose negro o verde. Una característica particular del entorno -a saber, la cantidad de luz reflejada por el terreno- determina el camino tomado por el individuo para el resto de su vida. Una vez comprometido, el individuo no puede cambiar a la otra ruta. Una vez negro como adulto, el saltamonte no puede cambiar su color a verde. Esta ''inducción ambiental'' implica una predicción sobre las condiciones del mundo que el individuo habitará posteriormente. El color del saltamonte hace una gran diferencia con respecto al riesgo que correrá de ser visto y comido por un pájaro, y el pastizal chamuscado puede permanecer negro por varios meses luego de un fuego. El organismo individual -no el gen, y mucho menos el ''gen del color''- es el contexto relevante donde se localizan estos mecanismos que son relevantes para la evolución. Y muchos mecanismos también van más allá de los límites físicos del organismo único: en mamíferos, por ejemplo, el menor camino para pronosticar el medioambiente es con frecuencia a través de la madre.