Fixatie is het proces waardoor een allel een vast allel wordt binnen een populatie. Er zijn vele manieren waarop een allel gefixeerd kan raken, maar meestal gebeurt dit door de actie van meerdere processen die samenwerken. De twee belangrijkste drijvende krachten achter fixatie zijn natuurlijke selectie en genetische drift. Natuurlijke selectie werd gepostuleerd door Darwin en omvat vele processen die leiden tot de differentiële overleving van organismen als gevolg van genetische of fenotypische verschillen. Genetische drift is het proces waarbij allelfrequenties binnen populaties fluctueren. Natuurlijke selectie en genetische drift stuwen de evolutie voort, en door evolutie kunnen allelen gefixeerd raken.
De natuurlijke selectieprocessen zoals seksuele, convergerende, divergerende of stabiliserende selectie effenen de weg voor allelfixatie. Een van de manieren waarop sommige van deze natuurlijke selectieprocessen tot fixatie leiden, is doordat één specifiek genotype of fenotype wordt bevoordeeld, wat leidt tot convergentie van de variabiliteit totdat één allel vastligt. Natuurlijke selectie kan ook de andere kant op werken, waarbij twee allelen worden gefixeerd doordat twee specifieke genotypen of fenotypen worden bevoordeeld, wat leidt tot divergentie binnen de populatie totdat de populaties zo gescheiden worden dat ze nu twee soorten zijn met elk hun eigen gefixeerde allel.
Selectieve druk kan bepaalde genotypen of fenotypen bevoordelen. Een algemeen bekend voorbeeld hiervan is het proces van antibioticaresistentie binnen bacteriële populaties. Wanneer antibiotica worden gebruikt om bacteriën te doden, kan een klein aantal van hen met gunstige mutaties overleven en zich opnieuw vermenigvuldigen in een omgeving die nu vrij is van concurrentie. Het allel voor antibioticaresistentie wordt dan een vast allel binnen de overlevende en toekomstige populaties. Dit is een voorbeeld van het knelpunteffect. Een bottleneck doet zich voor wanneer een populatie onder sterke selectiedruk komt te staan, en slechts bepaalde individuen overleven. Deze overlevende individuen hebben een kleiner aantal allelen in hun populatie dan aanwezig was in de oorspronkelijke populatie, maar deze overblijvende allelen zijn de enige die overblijven in toekomstige populaties, aangenomen dat er geen mutatie of migratie plaatsvindt. Dit knelpunteffect kan ook worden waargenomen bij natuurrampen, zoals blijkt uit het voorbeeld van het konijn hierboven.
Gelijkaardig aan het knelpunteffect kan ook het founder’s effect allelfixatie veroorzaken. Het stichtereffect treedt op wanneer een kleine stichtende populatie naar een nieuw gebied wordt verplaatst en de toekomstige populatie vermeerdert. Dit kan worden gezien bij de Alces alces elandpopulatie in Newfoundland, Canada. Elanden zijn niet inheems in Newfoundland, en in 1878 en 1904 werden in totaal zes elanden op het eiland geïntroduceerd. De zes stichtende elanden hebben de huidige populatie van naar schatting 4000-6000 elanden voortgeplant. Dit heeft dramatische gevolgen gehad voor de nakomelingen van de stichtende elanden en heeft geleid tot een grote afname van de genetische variabiliteit binnen de Newfoundland elandenpopulatie in vergelijking met de populatie op het vasteland.
Andere willekeurige processen, zoals genetische drift, kunnen leiden tot fixatie. Door deze toevalsprocessen worden sommige willekeurige individuen of allelen uit de populatie verwijderd. Deze willekeurige schommelingen in de allelfrequenties kunnen leiden tot de fixatie of het verlies van bepaalde allelen binnen een populatie. Rechts is een afbeelding die grondige opeenvolgende generaties toont; de allelfrequenties fluctueren willekeurig binnen een populatie. Hoe kleiner de populatiegrootte, hoe sneller fixatie of verlies van allelen zal optreden. Alle populaties worden echter gedreven tot allelfixatie en dat is onvermijdelijk; het duurt alleen even voordat dit gebeurt als gevolg van de populatiegrootte.
Een andere oorzaak van allel-fixatie is inteelt, omdat daardoor de genetische variabiliteit van de populatie afneemt en daardoor de effectieve populatiegrootte kleiner wordt. Hierdoor kan genetische drift sneller tot fixatie leiden dan verwacht.
Isolatie kan ook fixatie veroorzaken, omdat het de instroom van nieuwe variabele allelen in de populatie verhindert. Dit is vaak te zien bij eilandpopulaties, waar de populaties een beperkte set allelen hebben. De enige variabiliteit die aan deze populaties kan worden toegevoegd is door mutaties.