진화의 과정을 생화학적 물질 또는 기구의 변화라는 관점에서 본 것. 생화학적 진화의 연구는 생체 내의 대사 경로나 생화학 물질을 비교 연구하고 계통적으로 알아보는 방법에 따른다.

또 비교생화학과 비교생리화학의 성립 및 발전을 기초로 하고 있으며 분자생물학의 발전과 함께 유전물질의 DNA 연구로 더욱 자세한 고찰이 가능하게 되었다.

생화학적 진화현상으로는 생화학적 반복과 효소결여 현상이 대표적이다.

생화학적 반복은 척추동물의 퓨린 대사에서 볼 수 있다.

어류는 질소 노폐물로서 암모니아를, 양서류는 요소를, 조류는 요산을 배출한다.

양서류인 개구리의 발생과정에서 보면 올챙이는 어류처럼 암모니아를 배출하지만 성체가 되면 요소를 배출한다.

조류인 닭에서도 배(胚)의 발생 초기에는 전체 배설물 중 암모니아의 함량이 높으나 발생의 진전과 함께 요소의 양이 늘었다가 그 후 성체와 마찬가지로 요산을 배설하게 된다.

이것은 닭이 그 조상이 했던 대사작용을 반복하고 있음을 나타낸다.

다른 예로는 포유류와 조류에는 포화지방산의 비율이 높고, 어류나 무척추 동물에는 불포화지방산의 비율이 높은데 닭의 발생 초기에는 불포화지방산의 양이 많다가 점점 줄고 포화지방산이 늘어난다.

생물에 따라 배출물이 다양한 것은 효소결여현상 때문이다.

시토크롬 효소는 생물에서 흔히 볼 수 있는데, 그 중 하나인 시토크롬 C의 구성 물질인 아미노산의 서열 순서가 밝혀졌다.

그 결과에 따르면 현재 유연관계가 거의 없다고 여겨지는 생물 사이에서도 비슷한 점이 많다.

아미노산의 서열은 DNA의 유전정보에 따라 결정되므로 같은 아미노산 서열을 가진다는 것은 같은 유전정보를 가지는 유전자를 함께 가짐을 의미한다.

이것은 모든 생물의 유전자가 공통 조상에서 유래한다는 것을 말하며 돌연변이의 결과 변이가 생겼다고 본다.

이 밖에 헤모글로빈, 호르몬의 하나인 프롤락틴도 같은 현상을 보인다.

비교혈청학적 방법에 의해 진화는 연구된다.

사람의 혈청단백질이 항원으로 작용하여 만들어진 항체, 즉 사람에 대항하는 항체를 사람의 혈청을 비롯하여 침팬지 · 고릴라 · 고슴도치 · 돼지 등과 섞으면 침전물(항원-항체복합체)이 형성되는데 유연관계가 멀어질수록 그 양이 준다.

1966년 프랑스의 생화학자인 M. 프로르캉은 생화학 물질의 유연관계를 상동(相同) · 상등(相等) · 상사(相似) · 수렴(收斂)의 4가지 개념으로 나누었다.

상등은 화학적으로 비슷한 물질간의 관계를 말한다.

상동은 같은 계통의 물질이 다른 생물에서 다른 생리적 기능을 가지는 관계를 말하며 생화학적 진화에서 특히 중요한 관계이다.

상사는 다른 동물에서 같은 생리적 기능을 가진 물질 사이의 관계이며 수렴은 계통도 다르고 구조도 유사하지 않은데도 같은 물질이 된 경우를 말한다.

수렴의 관계에 있는 물질은 현실적으로 존재하기가 어렵다고 한다.