La ecología molecular es una rama de la biología que utiliza técnicas y conocimientos de varios campos especializados, todos relacionados con la genética, para estudiar la ecología y cómo la genética y el desarrollo de las especies están influenciados por factores ecológicos. En general, se considera que estos estudios se centran en los estudios de campo y no en la pura investigación de laboratorio. Los ecólogos moleculares estudian el desarrollo y las relaciones genéticas entre las especies y cómo los factores ambientales pueden influir en ellas. También utilizan los datos que adquieren a través del estudio de la genética para cuantificar la historia evolutiva de las especies y la diferenciación de especies.
La investigación de campo se enfatiza en ecología molecular por varias razones. El principal de ellos es que la ecología molecular en sí gira en torno a la forma en que la genética y el desarrollo de las especies se ven afectados por factores ecológicos y ambientales. Otra consideración importante es que muchos sujetos, en particular microorganismos, no están fácilmente disponibles para cultivo y estudio de laboratorio. Por supuesto, la ecología molecular no es meramente una disciplina de campo, y también se hace mucho trabajo en el laboratorio, pero al igual que la ciencia de la arqueología, se está y se seguirá haciendo mucho trabajo importante en el campo.
Uno de los principales componentes de la ecología molecular es la genética de poblaciones. Esta rama de la biología estudia cómo se comparte el código genético entre organismos, cómo se relacionan las especies entre sí y cómo los factores ambientales y ecológicos influyen en la distribución y frecuencia de fragmentos de código genético compartido, llamados alelos, entre individuos. Al estudiar la genética de una población de organismos, se puede aprender mucho sobre el desarrollo de una especie en particular, la forma en que las características y los rasgos se distribuyen a través de una población y cómo el medio ambiente puede influir en la mutación y la adaptación.
El otro componente principal del campo de la ecología molecular es la filogenética molecular, que está estrechamente relacionada con la genética de poblaciones. La filogenia molecular estudia el código genético de los organismos para determinar cómo se relacionan las especies, su historia evolutiva y cómo ha evolucionado la vida. Los principios de la genética permiten a los científicos aprender mucho sobre el origen de las especies, los ancestros comunes y los árboles evolutivos. El estudio de las secuencias de ADN ofrece a los investigadores una ventana al pasado evolutivo de los organismos de la misma manera que un telescopio potente puede dar una idea de la historia del universo.
Los especialistas en ecología molecular intentan utilizar la información de su investigación para estudiar y responder a los problemas ecológicos tradicionales y encontrar formas de mejorar las técnicas de conservación y la preservación del hábitat. La identificación y clasificación de especies se realiza a menudo sobre la base de estudios genéticos realizados por ecólogos moleculares, ya que distintas especies pueden ser tan similares que impidan la identificación positiva por otros medios. Los ecólogos moleculares también pueden contribuir a los estudios de la biodiversidad proporcionando datos sobre los acervos de genes dentro de las poblaciones y qué tan cerca o ampliamente pueden estar los genes distribuidos entre especies relacionadas.