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.
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.