Lịch sử sinh học
Sinh học vào thế kỷ 20 > Hóa sinh học, vi sinh vật học và sinh học phân tử > Phát triển sinh học phân tử

Bên cạnh khoa Sinh học tại Caltech, Phòng thí nghiệm Sinh học Phân tử (và tiền thân của nó) tại Cambridge và một số tổ chức khác, như Viện Pasteur trở thành một trung tâm lớn cho nghiên cứu ngành sinh học phân tử vào cuối những năm 1950. Các nhà khoa học tại Cambridge, với đầu tàu là Max Perutz và John Kendrew, đã tiến vào địa hạt của ngành sinh học cấu trúc đang phát triển nhanh chóng, kết hợp tinh thể học tia X cùng mô hình phân tử hóa và khả năng tính toán mới của điện toán kỹ thuật số (hưởng lợi trực tiếp và gián tiếp từ tài trợ quân sự cho khoa học). Một số nhà hóa sinh do Frederick Sanger dẫn đầu sau đó đã tham gia phòng thí nghiệm Cambridge, tập hợp các nghiên cứu về cấu trúc và chức năng của các hợp chất polymer. Tại Viện Pasteur, François Jacob và Jacques Monod đã kế thừa thí nghiệm PaJaMo vào năm 1959 với một loạt các bài báo liên quan đến operon lac, thiết lập nên khái niệm điều hòa biểu hiện gen và xác định được thứ mà ngày nay gọi là RNA thông tin. Vào giữa những năm 1960, cốt lõi kiến thức của sinh học phân tử - mô hình cho cơ sở phân tử của quá trình trao đổi chất và sinh sản - đã gần như hoàn thành.
Cuối những năm 1950 đến đầu những năm 1970 là thời kỳ nghiên cứu mạnh mẽ và mở rộng các cơ sở cho sinh học phân tử, bộ môn đang dần dần trở nên hoàn chỉnh và mạch lạc. Trong thời kỳ mà nhà sinh học E. O. Wilson gọi là "Cuộc chiến phân tử", số lượng phương pháp và nhà nghiên cứu sinh học phân tử tăng lên với tốc độ đáng kinh ngạc, gần như thống trị các khoa và thậm chí toàn bộ ngành học. Phân tử hóa đóng vai trò đặc biệt quan trọng trong di truyền học, miễn dịch học, phôi học và khoa học thần kinh. Ý tưởng cho rằng sự sống được lập trình bởi một "chương trình di truyền" - như cách nói ẩn dụ của Jacob và Monod khi chứng kiến sự phát triển của khoa học máy tính và điều khiển học - là một cách nhìn nhận có nhiều ảnh hưởng. Đặc biệt, miễn dịch học đã được kết nối với sinh học phân tử với cây cầu là những phát kiến: lý thuyết chọn lọc dòng được phát triển bởi Niels Jerne và Frank Macfarlane Burnet vào giữa những năm 1950 đã giúp làm sáng tỏ các cơ chế tổng hợp protein.
Những nỗ lực chống lại sức ảnh hưởng ngày càng lớn của sinh học phân tử có thể được thấy rõ ràng trong ngành sinh học tiến hóa. Giải trình tự protein có tiềm năng lớn để trở thành phương thức nghiên cứu định lượng cho tiến hóa (thông qua giả thuyết đồng hồ phân tử), nhưng các nhà sinh học tiến hóa hàng đầu đã đặt câu hỏi về mối liên quan của sinh học phân tử trong việc trả lời các câu hỏi lớn về nguyên nhân tiến hóa. Các khoa và ngành bị phá vỡ khi các nhà sinh học nghiên cứu tập trung vào sinh vật (thay vì phân tử) khẳng định tầm quan trọng và tính độc lập của họ: Theodosius Dobzhansky đã đưa ra tuyên bố nổi tiếng rằng "không có gì trong sinh học có ý nghĩa nếu không được đặt dưới ánh sáng của tiến hóa" như là một phản ứng đối với thách thức phân tử. Vấn đề càng trở nên nghiêm trọng hơn sau năm 1968. Học thuyết tiến hóa phân tử trung tính của Motoo Kimura cho rằng chọn lọc tự nhiên không phải là nguyên nhân phổ biến của tiến hóa, ít nhất là ở cấp độ phân tử, và tiến hóa phân tử có thể là một quá trình khác biệt cơ bản với tiến hóa hình thái (giải quyết "nghịch lý phân tử/hình thái" này là trọng tâm chính của nghiên cứu tiến hóa phân tử từ những năm 1960).