Studi anatomi perbandingan memperlihatkan adanya homologi anatomi, demikian pula studi biokimia dari macam-macam organisme telah mengungkapkan homologi biokimi. Pada kenyataanya, persamaan biokimia organisme hidup adalah salah satu ciri yang mencolok dari kehidupan.
Enzim-enzim sitokrom terdapat pada hampir setiap organisme hidup. Salah satunya adalah sitokrom c yang terdiri darirantai polipeptida yang terdiri atas 104 sampai 112 asam amino (tergantung jenis organisme). Pada tahun-tahun belakangan ini telah ditentukan urutan asam amino yang pasti pada sitokrom c dari bergam organisme seperti manusia, kelinci, pinguin raja, ular gerincing, ikan tuna, ngengat dan neurospora. Meskipun terdapat banyak variasi dalam urutan terutama bagi organisme yang diduga berkerabat jauh, ternyata ada juga sejumlah besar persamaanya.
Urutan asam amino pada manusia berbeda dengan urutan pada monyet rhesus hanya pada satu tempat dalam rantai. Sitokrom c dari tanaman gandum berbeda dari manusia dalam 35 asam amino. Akan tetapi, 35 asam amino lainnya dalam rantai terbukti sama pada setiap spesies yang diuji. Hal ini termasuk satu bagian yang terdiri atas 11 asam amaino yang beruntun (No. 70-80) yang terdapat pada semua organisme yang kita kenal.
Kita mengetahui bagaimana urutan nukleotida dalam molekul DNA yang mengkode urutan asam amino dalam protein. Terdapatnya gen untuk sitokrom c yang begitu banyak mengandung informasi genetik yang sama pada begitu banyak jenis organisme tidak dapat dijelaskan tanpa menggunakan teori evolusi. Jelaslah fenomena ini berti bahwa kita semua mewarisi gen itu dari nenek moyang yang sama, sekalipun dengan akumulasi mutasi.
Alasan yang sama dapat diterapkan pada persamaan biokimia lain diantara organisme-organisme. Studi mengenai urutan asam amino pada hemoglobin mamalia memperlihatkan persamaan yang dekat, terutama pada organisme yang diduga berkerabat dekat. DNA dan RNA terdapat setiap organisme hidup dan sepanjang pengetahuan kita mengandung mekanisme pengkodean hereditas yang sama.
Selanjutnya sebagaian besar vertebrata mempunyai hormon-hormon yang sama atau mirip. Prolaktin misalnya terdapat pada berbagai vertebrata seperti ikan, burung dan mamalia, meskipun fungsinya pada masing-masing berbeda. Hormon diwariskan dari moyang yang sama tetapi dengan fungsi yang berubah sesuai dengan cara kehidupan setiap hewan.
Keseragaman yang mencolok dari susunan biokomia yang mendasari keanekaragaman yang luar biasa dari makluk hidup sulit untuk dijelaskan dengan cara lain kecuali dengan teori evolusi. Diduga molekul-molekul ini terbentuk sangat awal dalam sejarah kehidupan dan hampir semua bentuk kehidupan sekarang mewarisi kemampuan membuat dan menggunakannya.
Jika seseorang menyuntikkan protein serum manusia pada kelinci (kelinci hanya merupakan hewan yang mudah digunakan, hewan apapun juga dapat digunakan), kelinci akan membuat berbagai molekul antibodi yang sangat bervariasi terhadap semua determinan antigen yang asaing baginya. Bila serum darah kelinci yang mengandung antibodi anti human ini dicampur dengan serum manusia dalam tabung reaksi, terbentuklah kompleks antigen-antibodi yang berbentuk endapan. Jumlah endapan yang terbentuk dapat diukur dengan mudah.
Apa yang membuat reaksi ini menarik sehubungan dengan apa yang kita uraikan ini ialah antibodi antihimun ini juga akan bereaksi dengan serum darah mamalia tertentu, akan tetapi tidak begitu hebat yaitu jumlah endapan yang terbentuk sedikit. Antibpodi antihimun yang dicampur dengan serum manusia, kera, monyet Dunia Lama, monyet Dunia Baru dan babi (masing-masing dalam 5 tabung reaksi yang terpisah) menghasilkan endapan dalam setiap tabung. Akan tetapi, banyaknya endapan yang terbentuk berkurang dari manusia ke babi (hal ini ewrat hubungannya dengan pendapat yang sekarang kita terima mengenai hubungan kekerabatan derajat kita dengan mamalia lain.
Metode ini (disebut serologi perbandingan) tidak saja membenarkan beberapa hubungan evolusi yang telah disetujui, tetapi juga membantu memastikan hubungan, karena bukti –bukti anatomi gagal untuk memberikan jawaban dengan jelas. Misalnya kelinci memperlihatkan beberapa persamaan struktur dengan hewan pengerat, tetapi walaupun demikian mereka diletakkan dalam ordo tersendiri, ialah ordo Lagomorpha.
Satu alasan penting untuk ini ialah bahwa uji serologi memperlihatkan sedikit afinitas antara kelinci dengan hewan mengerat, malahan kelinci tampaknya berkerabat lebih dekat dengan ungulata berkuku genap seperti babi. Demikian puls iksn paus, secara serologi memperlihatkan hubungan yang lebih dekat dengan ungulata berkuku genap daripada dengan ordo mamalia lainnya. Bahkan protein tumbuhan telah digunakan sebagai antigen dan beberapa teka-teki evolusi dengan teknik ini telah menjadi jelas.
