由于所有生物的遗传信息都以 DNA 序列语言记录。我们如今能够通过测定生物的基因组DNA序列对各种生物进行鉴定、分类和比较。通过这些比较，我们可以确定每个生物在地球上所有物种的家族系统中的位置——也就是所谓的**“生命之树（Tree of Life）”**。
传统的生物的分类依赖于它们外部形态的比较：我们可以看到鱼类与人类一样拥有眼睛、下颚、脊椎和大脑，而蠕虫则没有；同样，我们可以看到玫瑰灌木比草更像苹果树。正如达尔文所揭示的，我们可以将这些密切的相似性解释为源自共同祖先的进化关系，并且在化石记录中找到许多这些祖先的遗迹。通过这种方式，人们得以绘制出生物的家族树，显示各个谱系的进化分支以及历史上不同时期物种分化的分叉点。
然而，当生物之间的差异极大时，这种传统方法就会失效。我们如何判断真菌与植物还是动物关系更近？当涉及微观生物（如细菌）时，问题变得更困难——一个小小的杆状或球状细胞在外观上几乎没有区别。此外，我们过去对微生物世界的了解长期局限于那些可以在实验室中分离并培养的物种。大多数微生物根本无法在实验室中轻易培养。它们往往在自然界中以复杂生态系统的一部分形式共存，一旦与自然环境分离便无法生存。直到现代 DNA 测序技术发展之前，这些生物几乎完全不为人所知，尤其是那些栖息在极端环境中的，如地壳深处或海洋几英里深的海水中。
如今，基因组分析为确定生物的进化关系提供了一种简单、直接而强大的方法。一个生物体完整的 DNA 序列几乎可以精确而全面地定义其本质特征。更重要的是，这些信息以数字化形式存在——一串可输入计算机的字母序列，能够与其他任何生物的对应信息进行比较。
由于 DNA 会在漫长的时间中不断发生随机变异，两个生物 DNA 序列之间的差异数量可以直接、客观、定量地反映它们的进化距离。
为了构建完整的“生命之树（Tree of Life）”，必须选择一段在所有生物基因组中都容易识别的 DNA 片段。我们前面提到过，所有细胞都使用相同的基本机制将核苷酸序列翻译成蛋白质序列，而**核糖体（ribosome）**正是执行这一过程的“解码机器”。核糖体在所有生物中结构上都高度相似，其中一个保守性极高的组成部分就是构成其核心的 核糖体 RNA（rRNA）分子。
尽管不同生物的 rRNA 序列不完全相同，但它们的相似程度足以作为衡量物种亲缘关系的“标尺”：rRNA 序列越相似，两者从共同祖先分化的时间就越近，亲缘关系也越密切。 一旦通过这种方法获得了生命之树的大致框架，就可以利用基因组中更多其他 DNA 序列（即使不是所有生物都共有的基因），进一步精确地确定近缘物种之间的关系。
通过这种研究方法，人们发现生物界可分为三大主要分支或“领域（domains）”：
真核生物（Eukaryotes）、细菌（Bacteria） 和 古菌（Archaea）。
