Een heterochronische verandering is in het algemeen een verandering in de snelheid of timing van de ontwikkeling van sommige cellijnen in het lichaam ten opzichte van andere. Een mutatie die de snelheid waarmee een cellijn zich ontwikkelt ten opzichte van andere cellijnen verandert, is een heterochronische mutatie.

Beschouw de ontwikkelingssnelheid van de voortplantingscellen (kiemcellen) enerzijds, en de rest van het lichaam (het soma) anderzijds. Een bepaald lichaam wordt in een bepaald stadium van de somatische ontwikkeling voortplantingsrijp; een heterochronische verandering is in dit geval een verandering waarbij het organisme in een vroeger (of later) stadium van de somatische ontwikkeling tot voortplanting komt.

Twee factoren kunnen ertoe leiden dat de voortplanting in een vroeger stadium van de somatische ontwikkeling plaatsvindt:

– de somatische ontwikkeling verloopt in absolute tijd even snel als voorheen, en de ontwikkeling van de kiembaan is versneld (progenese); of

– de voortplanting vindt op dezelfde absolute leeftijd plaats, en de somatische ontwikkeling is vertraagd (neotenie).

Hoe dan ook, het morfologische resultaat is hetzelfde: paedomorfose – voortplanting vindt plaats in wat ancestraal een juveniel morfologisch stadium was. De Mexicaanse axolotl daartegenover is een beroemd geval van paedomorfose.

Ook kan de vorm van de volwassene worden veranderd door heterochronische veranderingen binnen het soma, zodat verschillende cellijnen zich in verschillend tempo ontwikkelen. De morfologische effecten hiervan kunnen worden bestudeerd door allometrie of door transformaties.