本世紀發展最快的領域中研究基因功能的為？
分子遺傳學
「分子生物學」則主要研究遺傳物質的複製、轉錄和轉譯進程中的分子基礎。分子生物學的中心法則認為「去氧核醣核酸轉錄信使核糖核酸，信使核糖核酸轉譯蛋白質，蛋白質反過來協助前兩項流程，並協助去氧核醣核酸自我複製」；雖然這一描述對分子生物學所涵蓋的內容過於簡單化，但仍不失為了解這一領域的很好的起點。在分子生物學中大量工作是定量的，而且最近的許多研究工作是在結合生物資訊學和計算生物學的基礎之上完成的。從本世紀開始，研究基因結構和功能的分子遺傳學已經成為發展最快的領域之一。越來越多的學科已經將目光集中到分子水平的研究中，一方面直接研究相關分子間相互作用，如細胞生物學和發育生物學；另一方面利用分子生物學技術來研究並推測群體和物種的歷史貢獻，如進化生物學領域中的群體遺傳學和種系發生學。此外，生物物理學除了研究大尺度器官構造之外，一直都有從頭研究生物分子的傳統。
在兩個進化樹上距離較遠，相關而又不處於同一進化分支中的物種間鑑定出相似序列，促成了新理論的產生，該理論認為這些序列是通過水平基因轉移而獲得的，儘管這些基因看起來是從古細菌向真細菌進行轉移，而這種現象在細菌間尤其顯著。同時還注意到，細菌基因在真核生物核基因組中出現，而這些基因通常用來編碼粒線體和葉綠體蛋白，這種現象也支持細胞器起源的內共生學說。該理論認為動物和植物基因組中發現的粒線體和葉綠體最初是自由生活的細菌，由祖先真核細胞吸收而來，後來逐步變成真核細胞的有機組成部分。結構基因組學是基因組學的一個重要組成部分和研究領域，它是一門通過基因作圖、核苷酸序列分析確定基因組成、基因定位的科學。結構基因組學尋求通過研究給定的基因組編碼來測定每一種蛋白質的三維結構。功能基因組學的研究又往往被稱為後基因組學研究，它是利用結構基因組學提供的信息和產物，通過在基因組或系統水平上全面分析基因的功能。
基因組學出現於1980年代，1990年代隨著幾個物種基因組計劃的啟動，基因組學取得長足發展。相關領域是遺傳學，其研究基因以及在遺傳中的功能。「組」在基因組一詞中，意指一個物種的「全部」遺傳組成。由於諸如基因組測序這樣的大規模定量生物項目的成功，「組」的這個意義的使用已經擴展到其他相關領域。例如，蛋白質組指的是一個物種、組織或細胞內的全部蛋白質，蛋白質組學現在已經作為研究蛋白質組的專業術語。基因組間的相互比較已經導致一些驚人的生物學發現。如果某特定的DNA序列或DNA基序在某進化樹分支上所有的物種都出現，則稱該序列在這些物種間是保守的。某DNA序列的進化保守性提示擁有這些序列的物種具有相應的自然選擇優勢。同時也提示，其具有重要功能，這可能是蛋白編碼序列或調控區域。對這些序列的實驗研究表明，其中一部分被轉錄成小RNA，而這些小RNA的功能尚未研究清楚。
還原論是將世界上的事物的解釋簡化到一些基礎的理論的哲學觀點。在粒子物理學這個觀點是提出一個可以解釋世界上的一切的一種最基礎的物理理論，或者用一個比較大眾化的語言來說，來尋找一個概括宇宙一切的公式。但在粒子物理學的發展過程中也一直有人批評這種極端的還原論。這些批評者中有粒子物理學家、化學家、生物學家、固態物理學家和整體論者。他們並不向標準模型理論本身挑戰，但他們認為基本粒子的特性並不一定也是它們所組成的原子、分子或更大的結構的特性，尤其是它們並不能表達很多粒子組成的系統的特性。基於混沌理論，一些批評者認為即使物理學家完全認識基本粒子的所有的特性的話，人們以此不能完全理解所有的自然的過程；另一些批評者懷疑人們能夠完全理解基本粒子的特性。