研究生物进化过程中蛋白质和核酸分子结构的演变。在各种不同的生物间，把具有同一功能的蛋白质的氨基酸顺序进行比较，是常用的研究方法。例如，把人和马的血红蛋白的α链进行比较，在141个氨基酸中有18个互相不同。又从古生物学的研究推断，人和马的祖先在距今约八千万年前相互分歧。由此可知血红蛋白α链的氨基酸大约十亿年有一个变化。从而有可能在分子水平上研究进化的速率。每一种蛋白质的进化速率是恒定的，但不同蛋白质的进化速率不同，功能上重要的分子（或分子中的部位）比不重要的分子（或分子中的部位）进化的速率要慢。从脱氧核糖核酸分子来看，生物进化过程中，脱氧核糖核酸含量逐渐增加，但其含量不一定与生物的复杂程度成正比。两个种间的亲缘关系近，核苷酸差异就少，反之，差异就大。