20世纪50年代初，英国医生H.B.D.凯特韦尔（H.B.D.Ketterwell）对蝴蝶和蛾子的采集很感兴趣，他决定研究胡椒蛾子无法解释的颜色变化。

凯特韦尔想了解自十九世纪初以来科学家和自然主义者注意到的一种趋势。在英国工业化地区观察到的这一趋势表明，胡椒蛾种群曾经主要由浅灰色个体组成，现在主要由深灰色个体组成。H.B.D.凯特韦尔很好奇：为什么蛾类种群中会出现这种颜色变化？为什么深灰色蛾子只在工业区更常见，而浅灰色蛾子在农村地区仍然占优势？这些观察结果意味着什么？

为什么会出现这种颜色变化？

为了回答第一个问题，凯特威尔着手设计了几个实验。他假设英国工业区的某些东西使深灰色的蛾子比浅灰色的个体更成功。通过调查，凯特尔很好地证实了深灰色蛾子比浅灰色蛾子（平均而言，浅灰色蛾子存活的后代更少）在工业区的适应性更强（这意味着它们平均产生更多存活的后代）。H.B.D.凯特韦尔的实验表明，通过更好地融入它们的栖息地，深灰色蛾子更能避免鸟类的捕食。另一方面，浅灰色的飞蛾更容易被鸟类看到和捕捉。

适应工业栖息地的深灰色蛾子

H.B.D.凯特韦尔完成实验后，问题仍然存在：是什么改变了飞蛾在工业区的栖息地，使深色个体能够更好地融入环境？要回答这个问题，我们可以回顾一下英国的历史。18世纪初，伦敦金融城凭借其发达的产权、专利法和稳定的政府成为工业革命的发源地。

钢铁生产、蒸汽机制造和纺织品生产的进步推动了许多社会和经济变革，这些变革远远超出了伦敦城的界限。这些变化改变了主要是农业劳动力的性质。英国丰富的煤炭供应为快速增长的金属加工、玻璃、陶瓷和酿造业提供了所需的能源。因为煤不是一种清洁能源，它的燃烧释放了大量的烟尘到伦敦的空气中。煤烟在建筑物、房屋甚至树木上形成一层黑色薄膜。

在伦敦新兴工业化的环境中，胡椒蛾发现自己在艰难的生存斗争中挣扎。烟灰覆盖了整个城市的树干并使其变黑，杀死了树皮上生长的地衣，使树干从浅灰色斑点变成了暗黑色的薄膜。这种浅灰色、有辣椒图案的蛾子曾经混入被地衣覆盖的树皮中，现在很容易成为鸟类和其他饥饿食肉动物的攻击目标。

自然选择的一个例子

自然选择理论提出了一种进化机制，并为我们提供了一种解释我们在生物中看到的变化以及化石记录中明显的变化的方法。自然选择过程可以作用于种群，减少或增加遗传多样性。减少遗传多样性的自然选择（也称为选择策略）包括：稳定选择和定向选择。

增加遗传多样性的选择策略包括多样化选择、频率依赖性选择和平衡选择。上述胡椒蛾案例研究是方向选择的一个例子：颜色品种的频率在一个方向或另一个方向（较浅或较深）发生显著变化，以响应主要栖息地条件。