Sejarah pemikiran evolusi
Pada dekade-dekade pertengahan dari abad ke-20, biologi molekuler timbul, dan bidang tersebut mempelajari alam kimia gen sebagai sekuensi-sekuensi DNA dan hubungan mereka dengan sekuensi-sekuensi protein melalui kode genetik. Pada saat yang bersamaan, teknik kuat meningkat untuk menganalisis protein, seperti elektroforesis dan pensekuensian protein, membawa fenomena biokimia ke dalam ranah teori evolusi sintetis. Pada awal 1960an, pakar biokimia Linus Pauling dan Emile Zuckerkandl mengusulkan hipotesis jam molekuler: perbedaan sekuensi antara protein homologus dapat dipakai untuk menghitung waktu sejak dua spesies terragamkan. Pada 1969, Motoo Kimura dan lainnya menyediakan basis teoretikal untuk jam molekuler, berpendapat bahwa—di tingkat molekuler terrendah—kebanyakan mutasi genetik tidaklah berbahaya maupun membantu dan bahwa mutasi dan pergerakan genetik (alih-alih seleksi alam) menyebabkan sebagian besar perubahan genetik: teori netral evolusi molekuler. Kajian-kajian protein terbedakan "dalam" spesies juga membuat duta molekuler menyematkan genetik populasi dengan menyediakan perkiraan tingkat heterozigositas dalam populasi alami.
Filogenetika molekuler
Filogenetika molekuler adalah cabang dari filogeni yang menganalisis perbedaan molekul genetik yang dapat diturunkan, terutama dalam urutan DNA, untuk mendapatkan informasi tentang hubungan evolusi organisme. Dari analisis ini, proses di mana keanekaragaman di antara spesies telah tercapai dapat ditentukan. Hasil analisis filogenetik molekuler dinyatakan dalam pohon filogenetik. Filogenetik molekuler adalah salah satu aspek sistematika molekuler, istilah yang lebih luas yang juga termasuk penggunaan data molekuler dalam taksonomi dan biogeografi. Filogenetika molekuler dan evolusi molekuler menunjukkan korelasi satu dengan lainnya. Evolusi molekuler dapat didefinisikan sebagai proses perubahan selektif (mutasi) pada tingkat molekuler (gen, protein, dll) di berbagai cabang di pohon kehidupan (evolusi). Filogenetika molekuler membuat kesimpulan dari hubungan evolusi yang timbul karena evolusi molekuler dan menghasilkan konstruksi pohon filogenetik. Gambar yang ditampilkan di kanan menggambarkan pohon filogenetik kehidupan sebagai salah satu pohon detail pertama, menurut informasi yang diketahui pada 1870-an oleh Haeckel.