للنظائر دور حيوي ومهم في علم الأحياء الجزيئي، فهي تعتبر أشكال مختلفة لذرات عنصر كيميائي لها نفس الرقم الذري (عدد البروتونات في النواة) ولكن تتفاوت في وزنها الذري بسبب الاختلاف في عدد النيوترونات. وهذا يعني أنها تمتلك خصائص كيميائية متشابهة جدًا ولكن يمكن أن تكون لها خواص فيزيائية مختلفة تماماً، بما في ذلك الاستقرار والنصف العمر بالنسبة للنظائر المشعة.

يستخدم علماء الأحياء الجزيئية النظرية لفهم العمليات الحيوية المختلفة مثل التركيب الحيوي والتفاعلات الكيميائية داخل الخلايا. على سبيل المثال، تعد نظائر الكربون (مثل C-12 وC-14) جزءاً أساسياً من طرق تتبع وتحديد معدلات التمثيل الغذائي والصحة العامة للأنسجة والأنسجة البشرية.

يتم تمثيل النظائر بطرق مختلفة، الأكثر شيوعاً هما كتابة العدد الكتلي بعد اسم العنصر أو رمزه مباشرةً، مثل "كربون-12" أو "C-12". الطريقة الأخرى تتمثل في وضع العدد الكتلي فوق الرمز مباشرةً، مثلاً "H-3"، مما يشير إلى وجود ثلاث نيوترونات حول ثلاثة بروتونات لتكوين هيدروجين ثقيل (ديوتيريوم).

بعض الأمثلة الواضحة تشمل نظائر اليورانيوم التي تحدث بشكل طبيعي (U-235 و U-238) والتي غالبًا ما تستخدم في الطاقة النووية والإشعاع الطبيعي. كذلك، فإن نظائر الكربون تثبت أهميتها في علم الآثار والجداول الزمنية للأرض القديمة بناءً على نسب هذه النظائر المشعة وغير المشعة.

في المجمل، توفر لنا نظرية النظائر رؤى عميقة حول العالم الدقيق والرائع للحياة وبنية المواد.