توالی اسید نوکلئیک
همترازی توالی روشی است که در آن شباهت دو دنباله دی‌ان‌ای، آران‌ای یا پروتئین را که به دلیل شباهت ساختاری، عملکردی یا ارتباط تکاملی می‌تواند باشد، اندازه‌گیری می‌شود. هنگامی که توالی دو رشته که منشأ یکسانی داشته‌اند را بررسی می‌کنیم، عدم تطابق در یک مکان از هر دو رشته نشان یک جهش را در آن نقطه در طول روند تکامل نشان می‌دهد. این جهش‌ها در طول زمان در صورتی در جمعیت باقی خواهند ماند که عملکردهای اساسی و حیاتی موجود زنده را تحت تأثیر قرار ندهند؛ بنابراین، مکان‌هایی از یک توالی که در آن تعداد کمتری جهش تشخیص داده می‌شود به احتمال بالایی مربوط به عملکردهای اساسی و حیاتی موجود زنده هستند.
تبارزایی مولکولی
هر موجود زنده حاوی دی‌ان‌ای، آران‌ای و پروتئین‌هاست. جاندارانی که بیشتر به هم نزدیک هستند ساختار مولکولی شبیه‌تری دارند، درحالیکه ممولکولهای جاندارانی که از هم دورتر هستند ناهمسانی بیشتری دارند. انتظار می‌رود توالی‌های حفظ‌شده در دی‌ان‌ای میتوکندریایی، به مرور جهش‌ها را در طول زمان انباشته کنند. با فرض نمودن سرعت ثابتی برای جهش‌ها، ساعت مولکولی برای تخمین زمان انشعاب ایجاد می‌شود. فیلوژنی مولکولی از این داده‌ها برای ترسیم یک «درخت ارتباط» استفاده می‌کند که فرگشت احتمالی انواع جانداران را نشان می‌دهد. تا همین چند دهه اخیر جداسازی و شناسایی این ساختارهای مولکولی ممکن نبود.