Evolusi molekuler
Evolusi molekuler merupakan proses evolusi yang terjadi pada skala DNA, RNA, dan protein. Evolusi molekuler muncul sebagai bidang ilmu pengetahuan pada tahun 1960-an ketika peneliti dari bidang biologi molekuler, biologi evolusi, dan genetika populasi berusaha memahami stuktur dan fungsi asam nukleat dan protein yang baru ditemukan. Topik-topik kunci bidang ini adalah evolusi fungsi enzim, penggunaan divergensi asam nukleat sebagai "jam molekul" dalam kajian divergensi spesies, dan asal usul DNA sampah yang tidak mempunyai fungsi. Kemajuan dalam genom dan bioinformatika telah mengakibatkan peningkatan kajian pada topik-topik ini.
Metabolomika
Metabolomika (dari bahasa Inggris "metabolomics") merupakan satu disiplin kajian dalam biologi molekular yang memusatkan perhatian pada keseluruhan produk proses enzimatik yang terjadi di dalam sel. Proses enzimatik dalam sel merupakan proses biokimiawi yang saling berkaitan dan menghasilkan karbohidrat, asam lemak, alkohol, protein, dan berbagai senyawa metabolit sekunder lainnya, yang semuanya disebut sebagai metabolom, termasuk di dalamnya senyawa perantara reaksi enzimatiknya. Metabolomika sulit dipelajari mengingat banyaknya jumlah dan jenis senyawa metabolit yang dapat ada walau hanya di dalam 1 reaksi metabolisme sederhana. "Nuclear magnetic resonance" (NMR) merupakan salah satu alat yang awalnya digunakan untuk menganalisa suatu sampel dengan menggunakan C-glukosa. Akan tetapi, penggunaan metode ini masih memiliki banyak keterbatasan, terutama dari sensitivitas dan jumlah senyawa yang dapat diidentifikasi dalam suatu sampel. Berdasarkan keterbatasan ini, dikembangkan metode lain yang memiliki sensitivitas yang tinggi dan dapat mendeteksi berbagai jenis senyawa (protein), yaitu spektrometri massa. Metode ini menggunakan resolusi massa yang sangat tinggi yang mampu mendeteksi massa atom (satuan masaa atom, Dalton). Selain itu, spektrometri massa ini juga mampu membedakan isomer dari suatu senyawa berdasarkan pola fragmentasinya. Data yang didapat kemudian dianalisis dengan menggunakan bioinformatika.