분자시계 (The molecular clock)

중립설은 한 세대에서 나타나는 변이의 양 뿐만 아니라 여러 세대에 걸친 유전변화에 속도가 있다는 발견을 기초로 한다. 여러 종에서 공통으로 나타나는 단백질이나 DNA염기서열을 비교하고 이들 간에 차이가 나는 갯 수를 분자수준에서 진화 역사와 관련시키는 연구에서는 하나의 단백질이나 유전자는 분자시계로 간주될 수 있다. 이 분자들의 진화 속도는 오랜 기간 상당히 일정하고 서로 다른 종 간에도 일정한 속도로 나타난다.

중립론자들은 이러한 분명한 일정성이 분자적 변화가 자연도태의 활동을 반영하다는 생각과는 일치하지 않는다고 주장한다. 이들은 총합론에 의하면 분자진화의 속도가 일정하지 않다는 견해를 유지하고 있다. 그 이유는 도태압이란 시간에 따라 달라지며 종에 따라도 다르기 때문이다. 중립론자들은 한 종의 유전자 급원 (pool) 에 변이체들이 우연히 혼입되는 것을 분자시계로 보는 것이 더 타당하다는 것이다. 그 이유는 이러한 과정이 어느 정도는 일정하게 일어나기 때문이다. 그러나 중립론은 그 비판자들이 생각하는 것처럼 분자진화라는 것이 불규칙하게 일어나야 한다고 하지는 않는다. 진화과정 중 서로 다른 계통의 생물체에서 어떤 유전자나 단백질의 기능이 바뀌지 않고 유지되는 한 몇 백 만 년 동안 이 유전자가 같은 속도로 진화되었다는 것은 당연하다. 왜냐하면 이 유전자가 그 기능을 수행해야만 하는 압력은 거의 같았기 때문이다.  히스톤 단백질은 매우 느리게 진화하였다. 그 이유는 이들이 DNA를 받쳐주는 역할을 하기 때문에 이 단백질을 구성하는 아미노산이 많이 바뀌게 되면 그 기능이 잘못되기 때문이다. 혈액의 응고에 관련된 휘브린 펩티드(fibrinopeptide)는 빨리 진화하였다. 그 이유는 이 단백질에 의한 혈액응고 과정은 자주 환경변화에 반응하여 변조되기 때문에 심한 견제를 받지 않았기 때문이다. 대부분의 분자들에 대한 진화적 견제란 이 두 분자 (히스톤 과 휘브리넥틴)의 중간 정도에 위치한다고 할 수 있다.

오랜 시간 동안 분자진화의 속도가 일정하다는 것은 총합론과도 양립될 수 있다. 한 계통이 새로운 기능들을 수행하는데 필요한 여러 기능들이 동시에 변화해야 하는 환경에 적응할 때는 핵산이나 아미노산의 변환이 자연도태의 결과로서 이 기간 동안에는 더 많을 수 있다. 우연 그 자체가 유전변화의 속도를 증가시킬 수도 있다. 한 집단이 진화과정 중 병목구간을 통과할 때 살아 남는 개체의 유전자 중에 존재하는 중립적 형질들이 전체적인 집단의 유전형질 구성 중에서 우세하게 된다. 

그러나 진화과정 동안에 한 유전자나 단백질의 근본적인 기능이 변하지 않는다면 그 유전자가 진화하는 속도가 빈도나 정도에 있어서 변동이 심하였을 것이라고 예상해야 될 이유가 없다. 분자진화의 속도를 계산할 때 적용되는 엄청난 시간의 단위는 실제 일어나는 변화량을 평균으로 잘라버려서 진화속도를 일정하게 만들어 버린다. 캘리포니아 대학(UC Davis)의 자일스피 교수(John Gilespie)는 분자진화가 자연도태에 의해서 일어난다는 가정과 분자시계가 양립 될 수 있는 수학적 모델들을 만든 바 있다.