La théorie neutraliste de l’évolution est une théorie scientifique de l'évolution biologique au niveau moléculaire émise par Motoo Kimura, à partir de la fin des années 1960. Elle est aussi appelée théorie de la mutation et de la dérive aléatoire.
Basée sur des modèles mathématiques de diffusion, Kimura a postulé que certaines mutations génétiques entraînent des changements au niveau moléculaire (protéines) qui sont neutres au regard de la sélection naturelle. Cela dépend en fait de la place de la mutation dans la séquence nucléotidique de l'ADN. 72% des mutations synonymes (silencieuses) concernent un nucléotide en troisième position. Autrement dit ces mutations sont sélectivement neutres car les différentes versions des protéines codées ne changent pas l'adaptabilité de l'organisme à son milieu de vie. De même, chez les Eucaryotes, 99% du génome est non-codant, de ce fait les mutations apparues dans ces régions sont également sans effet ou neutres.
Sur un plan méthodologique, montrer qu'une mutation a une valeur adaptative différente des autres mutations revient à tester l'hypothèse de neutralité selon les modèles de diffusion et à rejeter cette hypothèse. En d'autres termes on calcule la diffusion de la mutation au sein de la population grâce aux équations fournies par la théorie et on compare le résultat obtenu avec les observations par le biais de tests statistiques. Si les résultats théoriques diffèrent des observations, la mutation a une incidence sur l'adaptabilité de la population considérée.
L'une des implications de cette théorie est que l'évolution ne conduit pas forcément vers une complexification des organismes. Chez les organismes les plus simples comme les procaryotes l'évolution conduit vers des organismes plus complexes du fait du mur gauche de la complexité . Mais à partir d'un certain stade de complexité, cette théorie prédit des "involutions" possibles. Certaines espèces d'araignées, par exemple, ont perdu le comportement social lors de l'évolution ce qui correspond à une simplification des interactions de ces organismes avec leurs congénères.
Bien que certains aient perçu cette théorie comme anti-darwinienne, Kimura et la plupart des biologistes évolutionnistes actuels s’accordent à dire que les deux théories sont compatibles. « La théorie (neutraliste) ne renie pas le rôle de la sélection naturelle qui détermine le cours de l’évolution adaptative».
En effet, dans cette théorie, la sélection naturelle perd son caractère de facteur évolutif prépondérant et devient un facteur parmi d’autres au nombre desquels on compte les facteurs stochastiques tel que la dérive génétique. Le rôle de la sélection naturelle reste néanmoins très important pour l'évolution.
L'un des points forts de la théorie neutraliste est qu'elle englobe la théorie synthétique de l'évolution. De plus, elle permet d'expliquer un certain nombre de phénomènes observés.
Mais les calculs ayant permis de développer les modèles mathématiques sur lesquels reposent cette théorie présentent un point faible majeur: ils reposent sur des hypothèses fortes dont certaines ne sont que partiellement valides. La théorie neutraliste suppose notamment que:
On sait maintenant que le taux de mutation n'est pas constant dans le temps. Sous certaines conditions de stress, par exemple, ce taux s'accroit, vraisemblablement sous l'influence des HSP.
On sait aussi que la taille des populations est rarement constante, particulièrement lors de bouleversements écologiques, c'est-à-dire lors périodes d'extinctions massives ou de radiation évolutive.
On sait enfin que l'état d'équilibre mutation-dérive est rarement respecté.