Significa la evolución conjunta de dos especies o grupos de especies por selección natural. En la coevolución cada especie se convierte en la presión selectiva de la otra. Estas presiones selectivas recíprocas favorecen que cada especie desarrolle adaptaciones que incrementan su éxito reproductivo. La coevolución es común entre especies que interactúan ecológicamente. En la evolución de las especies, el ambiente determina qué fenotipos tienen mayor éxito reproductivo, y en la coevolución, parte del ambiente lo constituye otro organismo interactuante y no sólo las condiciones físicas externas. Éste es, pues, un caso especial de evolución adaptativa.
Las interacciones ecológicas entre especies se clasifican básicamente de acuerdo con los efectos que se producen entre ellas, es decir, si las afectan o las favorecen. Las interacciones más interesantes son: la competencia, que repercute negativamente en ambas especies; el mutualismo, en el que ambas se benefician de la interacción, y las interacciones en las que una se beneficia mientras la otra sale perjudicada —depredación, parasitismo y herbivorismo— (véase Comunidades, en el tema de Ecología). En el siguiente cuadro se resumen y se da un ejemplo de cada una.
Para que ocurra la coevolución en la competencia es necesario que el recurso sea limitado y que las especies desarrollen adaptaciones para utilizarlo; es el caso de los buitres y las hienas que compiten por la carroña. En el mutualismo el colibrí beneficia a la planta polinizándola y la planta lo provee de alimento (néctar); en este caso, la coevolución implica que las plantas desarrollaron adaptaciones que atraen y benefician al polinizador, por ejemplo, flores tubulares accesibles sólo al pico del colibrí, y el ave ha evolucionado desarrollando un pico adaptado a ese tipo de flor.
Las interacciones en las que una especie se beneficia y la otra es perjudicada, como la depredación, son el parasitismo y el herbivorismo. Un ejemplo fascinante de este tipo de coevolución lo proporciona la interacción entre el escarabajo bruquino Caryedes brasiliensis y la planta Dioclea megacarpa, de la familia del frijol. Los bruquinos son depredadores de semillas (justo como los gorgojos del frijol comestible para los humanos), pero las plantas de Dioclea en su evolución desarrollaron una protección natural produciendo un tipo de aminoácido noproteico llamado L-canavanina, tóxico para la mayoría de los insectos, lo que constituye una defensa formidable para la planta. Pero las larvas del bruquino se alimentan exclusivamente de las semillas de Dioclea. ¿Cómo lo hacen sin morir? Se ha descubierto que el bruquino desarrolló un mecanismo que le ayuda a distinguir si está presente la arginina, el aminoácido no tóxico, o si está la L-canavanina, el aminoácido tóxico.
