分子演化研究都是基于一些数学的模型，而这些数学模型和公式的背后是要有一系列的假设的。计算蛋白质水平演化速率的假设就是：不同位点上的氨基酸的替代速率是相同的；即使不同，其平均替代速率也非常小。蛋白质演化速率的计算公式为k aa= K aa / (2T)，K aa 为每个位点的氨基酸平均替代率，K aa = - ln (1 – pd) ，pd ：两个序列中发生改变的氨基酸的比例，T：两个同源序列分歧的时间。以不同物种血红蛋白α链和β链的序列为例，分别得出其演化速率均约等于0.9 x 10E-9。基于这个结果，美国科学家L. Pauling和奥地利裔法国科学家E. Zuckerkandl提出了“分子钟”学说，认为生物大分子是按照一个恒定的速度在演化，就像一个时钟一样。人们用一些群岛上生物大分子演化速率的例子证实了分子钟的存在；但也有很多大分子并不符合分子钟的规律。现在人们知道，“分子钟”的应用有其局限性。