Il est observé au cours de l’évolution des eucaryotes un développement de la taille et de la complexification des génomes avec une augmentation du nombre de gènes, une apparition de nouvelles fonctions, une augmentation du nombre d’introns et une prolifération des éléments génétiques mobiles.
De plus il est important de noter une réduction de la taille des populations lors de la transition de procaryote à eucaryote unicellulaire puis à eucaryote multicellulaire. Une taille de population plus petite engendre une dérive génétique plus forte, et donc une prolifération de diverses caractéristiques génomiques qui seraient éliminées par sélection purificatrice chez les populations de grandes tailles. Ainsi la force de la dérive génétique semblent varier fortement entre les organismes unicellulaires les plus petits et les multicellulaires les plus grands. La taille efficace de la population et le taux de mutation varient fortement entre procaryote, eucaryote unicellulaire, plante, invertébrés et vertébrés.
Il semblerait que l’augmentation du nombre de gènes dans les populations soit due à des processus stochastiques d’apparition et de perte de gènes. Les gènes nouvellement dupliqués peuvent être perdu suite à l’accumulation de mutations délétères plus susceptible d’apparaître. Mais on peut voir la préservation des deux membres d’une duplication, qui sera favorisée par l’apparition d’une mutation bénéfique sur un membre modifiant la fonction d’origine conservée par l’autre duplicat, ainsi cette néo-fonctionnalisation va permettre l’apparition d’un nouveau gène. De plus suite à une duplication d’un gène à fonctions multiples, les deux membres du couple peuvent être partiellement dégradés favorisant l’obtention de multiples gènes avec des fonctions complémentaires. Cette sous fonctionnalisation va permettre l’élimination des contraintes pléiotropiques des gènes ancestraux. Ces deux phénomènes de néo- et de sous-fonctionnalisation dépendent fortement de la taille de la population. Les populations de petite taille conserveraient plus longtemps les gènes nouvellement dupliqués qui seront sujets à la sous-fonctionnalisation. Ainsi l’évolution de la multicellularité serait due non seulement aux nouveaux défis sélectifs contrés grâce à la néo-fonctionnalisation mais également une partie de l’augmentation du nombre de gène peut ne pas avoir été conduit par des processus adaptatifs mais plutôt suite à une réponse passive à un environnement génétique (taille de population réduite) plus propice à la préservation des gènes dupliqué par sous fonctionnalisation
De plus une augmentation de la quantité et de la taille des introns est observable avec l’augmentation de la taille du génome. Seulement ceci ne semble pas présenter d’avantage évident. Les introns nouvellement établis peuvent imposer un désavantage sélectif sur leur gène en augmentant le taux de mutation mais aussi la présence de la région d’épissage sur ces introns est indispensable pour la traduction. Les mutations peuvent affecter cet épissage et le bon déroulement de l’expression des gènes. Ainsi la prolifération des introns dépendra du taux de mutations et de la taille du génome. Les introns peuvent permettre également un épissage alternatif augmentant la possibilité d’action des gènes. Présents dans la plupart des gènes, les introns subissent un mécanisme fiable pour l’épissage et ils fournissent un mécanisme d’orientation pour la surveillance des ARNm défectueux.
Les éléments génétiques mobiles sont des unités génomiques indépendantes capables de se fixer sur le génome. Ils peuvent s’insérer n’importe où dans le génome et peuvent le modifier. Les mutations avec des conséquences négatives sur la fitness sont efficacement éliminées par la sélection. Ils peuvent cependant apporter un certain bénéfice à l’organisme et être conservés. La fixation des éléments mobiles dans le génome va dépendre fortement de sa taille, et de celle de la population.

La taille de la population et les mutations semblent guider l’évolution génomiques des diverses lignées phylogénétiques. L’évolution du génome des organismes serait due à des réponses indirectes de la réduction de la taille des populations.
Seules les modifications bénéfiques dans le génome seront conservées au cours de l’évolution, l'ajout d’intron et d’éléments mobiles n’apportant pas de désavantages sélectifs, la néo- et sous-fonctionnalisation qui apportent de nouveaux gènes et de nouvelles fonctions suite à la duplication. Ainsi on pourrait sous entendre que l’évolution du génome entraîne une complexification pour l’ajout de nouvelles fonctions dû à des mutations ou des duplications par exemple. D'autres moyens peuvent générer de multiple fonctions de gènes, comme la régulation de gène tissus spécifique (conséquence de la sous-fonctionnalisation), ou l'épissage alternatif (fixation d'intron).
De ce fait l'évolution du génome pourrait conduire à sa complexification.