染色体説
染色体説はバッタの染色体を用いた細胞学的観察からウォルター・サットン（Walter Sutton）によって1902年に提唱され、トーマス・ハント・モーガン（Thomas Hunt Morgan）らのショウジョウバエを用いた遺伝学的研究により、1920年代ごろ確立された。もうひとりの提唱者テオドール・ボヴェリ（Theodor Boveri）の名前と併せて「サットン-ボヴェリの染色体説」ともいう。発癌のメカニズムについてもボヴェリによる染色体説があり、これと区別する必要がある場合は「遺伝の染色体説」と呼ばれる。
保存配列
DNAの遺伝における役割の発見と、1949年のフレデリック・サンガーによる動物種間のインスリンの差異についての報告は、初期の分子生物学者たちを分子レベルの観点からの系統学の研究へと促した 。 1960年代、DNAハイブリダイゼーションやタンパク質の交差反応性 (cross-reactivity)に基づいた研究によって、ヘモグロビンやシトクロムc のような既知のオルソログタンパク質間の類似性が測定された。1965年、Émile Zuckerkandl とライナス・ポーリングは分子時計の概念を導入し 、定常的な突然変異率を2つの生物が分枝してからの時間の推定のために用いることができると提唱した。初期の系統発生は化石記録とよく一致している一方で、いくつかの遺伝子については異なる速度で進化しているように思われ、そこから分子進化の理論のさらなる発展がもたらされた 。1966年のMargaret Dayhoff によるフェレドキシンの配列比較は、自然選択は生命に必須のタンパク質の配列を保存し最適化するように作用する、と示した。