L’homologie est un concept biologique décrivant les similitudes entre les espèces résultant de l’ascendance partagée. C’est une idée centrale dans l’étude de l’évolution car elle reflète la ramification de l’arbre phylogénétique. D’une manière générale, si deux espèces partagent de nombreuses propriétés et gènes, il est probable qu’elles aient divergé l’une de l’autre – c’est-à-dire spéciées – relativement récemment au cours de l’évolution.
Tous les organismes sont liés à d’autres organismes par l’évolution d’un petit nombre d’ancêtres communs. Par conséquent, les homologies abondent dans le monde biologique. La phosphorylation oxydative, le processus d’utilisation de l’oxydation pour produire de l’adénosine triphosphate, est une homologie biologique presque universelle. Le processus a été utilisé par les premiers organismes, et les développements ultérieurs de l’évolution l’ont modifié mais ne l’ont pas remplacé.
Les cerveaux, en revanche, n’apparaissent pas dans tous les organismes. Ils sont une caractéristique qui n’appartient qu’aux animaux. Tous les animaux n’ont pas de cerveau, mais la plupart en ont. Le fait qu’une espèce possède ou non un cerveau fournit une indication claire de sa position dans l’arbre évolutif. Certains organismes, qui ont subi moins de changements depuis ce moment, ont des cerveaux similaires aux plus anciens. Il est important de se rappeler, cependant, que ces organismes ont survécu et changé au cours d’autant de temps évolutifs que d’autres plus complexes.
L’homologie est souvent discutée par opposition à l’analogie. Toutes les similitudes entre deux organismes ne sont pas le résultat d’une ascendance évolutive commune. Si deux espèces se trouvent dans un environnement propice à une adaptation particulière, cette adaptation peut émerger indépendamment chez les deux espèces. Par exemple, les opossums ont évolué en pouces opposables indépendamment des primates. Ce résultat n’est pas trop surprenant, car les pouces opposables sont utiles. Comme l’évolution est imprévisible et chaotique, cependant, l’analogie est beaucoup moins courante que l’homologie.
L’étude de la génétique a affiné le concept d’homologie avec comparaison directe entre séquences d’ADN. Avant qu’il ne soit possible de lire directement les informations génétiques, les scientifiques devaient deviner l’homologie – et la taxonomie en général – sur la base d’observations physiologiques. Maintenant, la similitude relative des allèles trouvés dans différents organismes peut fournir des preuves solides concernant leur parenté évolutive. L’incertitude quant à savoir si une propriété partagée est homologue ou analogue peut être complètement résolue lors de l’examen de l’ADN ; statistiquement, un certain niveau de similitude entre les séquences n’aurait pas pu se produire de lui-même.
La génétique a également créé le besoin de sous-classifications dans le concept d’homologie. L’orthologie fait référence aux similitudes génétiques qui résultent de la spéciation. La paralogie décrit les homologies entre les gènes résultant de la duplication au sein du génome d’un seul organisme. La xénologie est l’existence d’une homologie résultant d’un transfert latéral de gènes : matériel génétique transmis par un virus ou par des scientifiques, par exemple. L’existence d’homologies xénologues complique l’idée d’une ramification parfaitement unidirectionnelle de l’arbre évolutif.