Генетическое разнообразие трехиглой колюшкой и пути заселения ею Европы были изучены с использованием последовательности митохондриального гена, кодирующего цитохром b . Изучение сети гаплотипов (network) показывает, что, продвигаясь с Дальнего Востока на запад по древнему океану Тетис, трехиглая колюшка заселила водоемы в бассейне современного Средиземного моря. Далее, выйдя в Атлантику в районе современного Гибралтара, этот вид проник в Северную Америку, и, расселяясь в северном направлении вдоль побережья Европы, проник в бассейны Балтийского и Белого морей.