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Man kann zunächst Methoden der molekularen Evolutionsforschung unterscheiden, die an Proteinen, und solche, die an Nucleinsäure ansetzen.
Die exaktesten Ergebnisse liefern in beiden Fällen Sequenzierungen. Andere Methoden bedienen sich ausgewählter homologer DNA-Abschnitte verschiedener Organismen. Je nach der Auswahl können dabei phylogenetische oder populationsgenetische Aussagen gemacht werden. Manche Methoden – z. B. der Genetische Fingerabdruck oder die Mikrosatelliten-PCR-Analyse – sind auch geeignet, um Unterschiede zwischen einzelnen Individuen herauszufinden (z. B. für Vaterschaftsnachweise oder in der Kriminalistik)

Spielten früher bei Vaterschaftsgutachten die Blutgruppen eine große Rolle, weil sie vererbt werden, werden heute dazu DNA-Analysen vorgenommen. Sie besitzen die größtmögliche Aussagekraft. Es können Erbsysteme auf den roten Blutkörperchen, im Blutserum, bei den Stoffwechselenzymen, auf weißen Blutzellen und auf den erblichen Bruchstücklängen der DNA untersucht werden. Dabei bietet die Kombination verschiedener Systeme (sogenannte „Untergruppen“) die größte Sicherheit. Da sich an die Frage der Vaterschaft sowohl Erbberechtigung wie Unterhaltsverpflichtung knüpfen, sind an den Nachweis der Vaterschaft höchste Anforderungen zu stellen.