고대 항아리를 발굴한 연구조사팀은 항아리에 붙은 먼지나 얼룩을 채취한다. 이들은 얼룩이 머금은 DNA나 미토콘드리아를 분석해 당시의 사회생활상을 실감나게 그려낸다.
분자생물학이 DNA와 미토콘드리아의 특성을 분류하고 1985년 미국의 케리 멀리스가 극히 미세한 DNA를 대량 복제 증식하는 중합효소연쇄반응(PCR) 기술을 개발하면서 고고학은 이제 상상할 수 없을 만큼의 더 먼 과거를 과학적으로 짐작할 수 있게 됐다. 마틴 존스는 고대생체분자연구회장으로 생체분자고고학을 이끌고 있다. 유골을 통해 네안데르탈인이 인류의 조상이라고 믿었던 학설은 DNA고고학을 통해 점차 그 힘을 잃어가고 있다.
현재 마틴 존스 연구팀은 네안데르탈인의 게놈 전체를 밝히는 작업을 거의 완성했다. 이외에도 상상으로만 짐작한 고대 멸종 동물들의 세세한 특성들도 이 연구를 통해 밝히고 있다. 생체분자고고학은 도저히 짐작할 수 없었던 인류의 기원과 선조들의 일상 풍경을 설득력있게 재건하고 있다.
미토콘드리아 DNA는 1만6천여 개의 염기쌍으로 구성된다. 37개의 유전자가 들어있고 모계로만 유전된다. 미토콘드리아 DNA는 핵DNA보다 진화 속도가 10배 정도 빠르고 손상된 생물체에서도 찾아내기가 편해 고고학 분야에서 매우 유용하게 사용되고 있다.