Dedução das relações evolutivas:

Quando os biólogos buscam relações de parentesco entres os seres vivos ele formulam uma hipótese baseada em várias informações coletadas sobre morfologia, genes e bioquímica dos organismos em análise, procurando aspectos que refletem uma ancestralidade comum. O objetivo é encontrar padrões semelhantes entre diferentes espécies partindo-se da seguinte ideia: espécies que compartilham de estruturas correspondentes, herdaram-nas de um ancestral comum que tiveram no passado.

Semelhanças originadas de um ancestral comum são chamadas de Homologias. Podem ser estruturas de mesma função ou não. Exemplo é a comparação do braço do homem, da asa do morcego e da nadadeira da baleia: a semelhança na estrutura óssea leva os biólogos a concluírem que estes animais herdaram-na de um ancestral em comum, assim todos estão agrupados num mesmo grupo, os mamíferos. As funções distintas devem-se as diferentes adaptações dos seres vivos ao ambiente em que vivem, processo conhecido como divergência evolutiva.

A dificuldade está quando comparadas estruturas a principio semelhantes, mas que na verdade se adaptaram de forma parecida devido as mesma limitações ambientais. Essas semelhanças são chamadas de Analogias e se dão por convergência evolutiva, ou seja, durante a evolução, a adaptação a um determinado ambiente pode selecionar organismo pouco aparentados, mas que apresentam estruturas e formas semelhantes.

Para exemplificar pode-se citar a asa de um pardal (ave) e de um mosquito (inseto); a nadadeira de um tubarão (peixe) e de uma baleia (mamífero); as toupeiras norte-americanas (eutérios) e as toupeiras australianas (marsupiais). Todos estes então têm linhagens evolutivas diferentes,mas se adaptaram a estilos de vida semelhantes.

Para saber se uma estrutura é homóloga ou análoga são utilizados registros fósseis ou também a comparação de estruturas semelhantes complexas, pois é quase improvável que estruturas muito complexas e com muitos detalhes em comum tenham tido origens diferentes por convergência evolutiva, sendo mais provável a evolução a partir de um ancestral comum do qual herdaram essa característica complexa.

Com o objetivo da construção de uma árvore filogenética, é essencial a diferenciação entre estruturas homólogas e análogas, permitindo identificar a ancestralidade mais próxima e mais distante. Analise uma comparação da adaptação para o voo do morcego e da ave: a análise superficial poderia levar a conclusão de que estes são mais semelhantes entre si do que o morcego e um cachorro por exemplo. Porém o estudo das estruturas das asas destes animais demonstram que as assas dos morcegos são mais parecidas com as patas dianteiras do cachorro do que com a ave. A ancestralidade da ave e dos morcegos é mais antiga, se deu antes do que a do morcego e dos mamíferos, eles tem origem no mesmo ancestral comum tetrápode incapacitado de voar. A habilidade de voo de cada um foi desenvolvida independentemente, de acordo com registros fósseis, e enquanto o morcego voa a partir a partir de membranas esticadas, as aves utilizam-se de suas penas. A conclusão desta análise é que a estrutura óssea do morcego e da ave é sim homóloga, afinal, esta herdaram do mesmo ancestral tetrápode. Porém, como cada um desenvolveu a habilidade de voo a sua maneira, esta característica é análoga.