Natürliche Hintergrundstrahlung ist eine wichtige Quelle der spontanen Mutationen, die Evolution antreiben.

Hermann J. Muller zeigte 1927, dass Röntgenstrahlung vererbbare Mutationen bei Fruchtfliegen erhöhen kann. Nachdem Strahlung als Mutationsauslöser bekannt war, erschien auch die ständig vorhandene Strahlung aus kosmischen Teilchen, Gestein, Baumaterialien und Radioisotopen im Körper als plausible natürliche Quelle evolutionärer Variation. 1956 kam das BEAR-Genetikkomitee der US-amerikanischen National Academy of Sciences zu dem Schluss, Hintergrundstrahlung liefere genügend Mutationen für evolutionäre Zwecke.

Strahlung verursacht tatsächlich Mutationen, doch spätere Arbeiten zeigten ein Größenordnungsproblem. Für ein E.-coli-Experiment wurden an der Oberfläche etwa 6 × 10^-5 Strahlungstreffer pro Zelle und Tag berechnet, also ungefähr ein Treffer auf 17.000 Zellen. Die erwartete Punktmutationsrate lag etwa hundertmal höher. Replikationsfehler, spontane DNA-Chemie, reaktive Moleküle und unvollständige Reparatur erzeugen Mutationen wesentlich häufiger.

Die evolutionäre Vorhersage wurde anschließend direkt getestet. Forschende ließen 24 E.-coli-Populationen 500 Generationen lang entweder an der Oberfläche oder im Modane-Untergrundlabor unter 1.700 m Fels evolvieren. Die absorbierte Dosisleistung sank von 214 auf 26 nGy pro Stunde, also um den Faktor 6,8. In beiden Umgebungen nahm die Fitness zu; es gab keinen statistisch signifikanten Hinweis darauf, dass sich die Populationen bei niedriger Strahlung langsamer anpassten.

Sehr niedrige Strahlungsniveaus können die Zellphysiologie trotzdem beeinflussen. Andere Mikroben zeigen bei stark verringerter Hintergrundstrahlung Veränderungen von Wachstum, Stressreaktionen und Genexpression. Die engere Korrektur betrifft die Mutationsversorgung: Normale Hintergrundstrahlung kann DNA schädigen, scheint aber zu selten zu sein, um einen wichtigen Anteil der spontanen Mutationen für Evolution zu liefern.