借助现代基因测序技术、以及基于我们对进化的理解，北卡罗来纳州立大学分子生态学家玛莎·雷斯金德指出：“我们很容易做出短期预测。”例如我们可以预见，假如人类明天突然全部灭绝，在气候变化的影响下，许多物种都需要进化出耐旱性、才能存活下去。寒带生物也要继续与气候抗争，意味着在人类灭绝后的一千年内，北极熊和企鹅很难繁荣兴旺。
地质学家及科普作家、《人类灭绝后的动物》作者道格尔·狄克森指出：“这里涉及到一个重要的概念，叫做‘趋同’。”趋同指在进化过程中，两种原本不相关的物种为了适应某种特定的环境或生态位、逐渐进化出相似特征的现象。
狄克森指出，鱼的身体形状就是一个典型例子。鱼的身体类似鱼雷，线条光滑流畅，还长有起到稳定作用的鱼鳍，最适合水中生存。但海豚的进化背景与鱼类截然不同，并且是呼吸空气的恒温哺乳动物，却进化出了与鱼非常类似的身体构造。
曼彻斯特大学的一项研究指出，人类之所以如此擅长建造和空间推理，与我们灵巧的双手分不开。因此，其它物种要想代替人类的生态角色（比如建造城市、改造环境等等），也需要进化出类似的操纵物品的能力。换句话说，它们需要长出与其它手指方向相对的大拇指，或者至少有某种类似大拇指的特征。
黑猩猩和倭黑猩猩与人类亲缘关系最近，也长有对生拇指，可以在野外环境中制作工具。如果人类灭绝，这些人科物种或许可以代替我们人族，就像电影《人猿星球》中那样。这两类物种的重叠其实已有先例。2021年发表在《自然》上的一项新研究指出，一直到大约40000年前的最近一次冰河时期，我们这支物种方才“击败”同为智慧物种的尼安德特人，并一直延续至今。但话虽如此，其它类人猿要想进化出创造和使用复杂工具的能力，可能还要经历数十万年、甚至数百万年才行。顺便一提，现代人类与黑猩猩的共同祖先生活于距今约7百万年前。
但导致全人类灭绝的灾难也可能导致黑猩猩灭绝。还有一名会使用工具的候选人可以填补人类的空缺——鸟类。
陆生恐龙于6600万年前灭绝后，哺乳动物逐渐崛起，填补了大量由恐龙留下的空缺。假如人类消失了，那么鸟类作为唯一存活下来的恐龙，很可能会取代人类的角色，成为最聪明、最灵巧的陆地生物。我们可能以为鸟类不够聪明，但事实刚好相反。2020年发表在《科学》上的一项研究指出，部分鸟类的智力甚至更甚于黑猩猩，比如乌鸦。另外，根据2002年发表在《科学》上的一项著名实验，还有些鸟类会用灵巧的爪和喙将金属丝弯成钩状。另外，经过训练的非洲灰鹦鹉最多可学会100个单词，可以进行简单的算术，甚至还能理解零的概念。
鸟类可以形成大规模鸟群，有些鸟甚至还会建立集体筑巢地，比如群织雀。根据《生态学与进化学前沿》上发表的一项研究，有些群织雀的巢甚至会被鸟儿住上数十年之久。不过这些“树屋”看上去与人类的大都市仍然相去甚远。
还有一种动物也很擅长用自己的肢体操纵物体，只不过不是“四肢”，而是“八肢”。
“智能指在环境影响下改变自身行为的能力。”加拿大阿尔伯塔莱斯布里奇大学头足类智能研究员詹妮弗·梅瑟指出。按照这一标准，章鱼大概是地球上除人类外最聪明的物种了。根据2020年发表在《生物学通报》上的一项研究，章鱼可以分辨出真实物体和虚拟物体。还有一项发表在《通讯与整合生物学》上的研究指出，章鱼甚至可以对环境进行改造，比如清除自己“巢穴”中的藻类、用贝壳封堵入口等等。另外在澳大利亚发现的“章鱼海底城”（Octlantis）说明，章鱼还会以类似群居的形式生存。
不过，章鱼恐怕难以适应陆地上的生活。脊椎动物的血细胞中含有铁，可以有效与氧气结合。但章鱼及其近亲的血细胞中含铜，虽然也可以与氧气结合，但效率低得多，因此章鱼只能生活在富含氧气的水中，无法生活在稀薄的空气中。梅瑟指出：“它们的新陈代谢效率很低。”
因此梅瑟认为，章鱼和其它头足类生物不可能迁移到陆地上、成为继人类之后最聪明、生态影响力最大的陆地生物。她将赌注投在了蚂蚁和白蚁等昆虫上。“我认为这些昆虫比我们强韧得多，也比头足类顽强得多。”
昆虫对不同类型的环境适应能力极强。根据伦敦自然历史博物馆，昆虫诞生至今已有4.8亿年，通过长时间进化，它们已经填充了我们能想象到的所有生态位，有的会飞，有的会挖洞，有的能游泳，有的甚至能造出极其复杂、城市般的高塔。蚂蚁和白蚁拥有地球上最接近人类文明的的社会组织架构。另外2017年发表在《英国皇家学会学报B辑》上的一项研究指出，蚂蚁可以“种植”真菌。而根据2021年发表在《科学报告》上的一项研究，白蚁可以利用振动、在蚁巢内进行远距离沟通。如果人类灭绝了，这些昆虫群落若能在气候变化中存活下来，也许会占领全世界。
当然，这些都仅是猜测而已。我们不可能准确预测进化在漫长的地质时间尺度上会如何发展。正如雷斯金德指出：“我们向未来推得越远，预测就越不准确，因为各种各样的因素都可能导致情况变化。”这些因素包括随机变异、突发性灭绝时间、以及种群瓶颈效应（即某个物种勉强从灭绝边缘存活下来，但遗传多样性大幅减少的现象）等等。
至于是否会有另一个物种进化出与人类相当的智力水平，预测起来更是难上加难。梅瑟认为，这种情况还是有可能发生的，但前提是要历经数百万年的进化，期间还要朝正确方向上施压。不过狄克森的态度要消极得多：“我认为大自然不会让同样的错误发生两次。”（叶子）