L’omologia è un concetto biologico che descrive le somiglianze tra le specie risultanti da antenati condivisi. È un’idea centrale nello studio dell’evoluzione perché riflette la ramificazione dell’albero filogenetico. In generale, se due specie condividono molte proprietà e geni, è probabile che si siano discostate l’una dall’altra – cioè, speciate – relativamente di recente nel tempo evolutivo.
Tutti gli organismi sono collegati ad altri organismi attraverso l’evoluzione da un piccolo numero di antenati comuni. Di conseguenza, le omologie abbondano nel mondo biologico. La fosforilazione ossidativa, il processo di utilizzo dell’ossidazione per produrre adenosina trifosfato, è un’omologia biologica quasi universale. Il processo è stato utilizzato dai primi organismi e i successivi sviluppi nell’evoluzione lo hanno modificato ma non sostituito.
I cervelli, al contrario, non compaiono in tutti gli organismi. Sono una caratteristica che appartiene solo agli animali. Non tutti gli animali hanno il cervello, ma la maggior parte ce l’ha. Il fatto che una specie possieda o meno un cervello fornisce una chiara indicazione della sua posizione nell’albero evolutivo. Alcuni organismi, che da questo momento hanno subito meno cambiamenti, hanno cervelli simili a quelli più antichi. È importante ricordare, tuttavia, che questi organismi sono sopravvissuti e sono cambiati nel corso di tanto tempo evolutivo quanto quelli più complicati.
L’omologia è spesso discussa in contrasto con l’analogia. Non tutte le somiglianze tra due organismi sono il risultato di una comune ascendenza evolutiva. Se due specie si trovano in un ambiente favorevole a un particolare adattamento, questo adattamento può emergere indipendentemente in entrambe le specie. Ad esempio, gli opossum hanno sviluppato pollici opponibili indipendentemente dai primati. Questo risultato non è troppo sorprendente, dal momento che i pollici opponibili sono utili. Poiché l’evoluzione è imprevedibile e caotica, tuttavia, l’analogia è molto meno comune dell’omologia.
Lo studio della genetica ha affinato il concetto di omologia con confronto diretto tra sequenze di DNA. Prima che fosse possibile leggere direttamente le informazioni genetiche, gli scienziati dovevano indovinare l’omologia – e la tassonomia in generale – sulla base di osservazioni fisiologiche. Ora, la relativa somiglianza degli alleli trovati in diversi organismi può fornire una forte evidenza riguardo alla loro relazione evolutiva. L’incertezza sul fatto che una proprietà condivisa sia omologa o analoga può essere completamente risolta all’esame del DNA; statisticamente, un certo livello di somiglianza tra le sequenze non potrebbe essersi verificato da solo.
La genetica ha anche creato la necessità di sottoclassificazioni all’interno del concetto di omologia. L’ortologia si riferisce alle somiglianze genetiche che risultano dalla speciazione. La paralogia descrive le omologie tra i geni risultanti dalla duplicazione all’interno del genoma di un singolo organismo. La xenologia è l’esistenza dell’omologia risultante dal trasferimento genico laterale: materiale genetico trasmesso attraverso un virus o dagli scienziati, per esempio. L’esistenza di omologie xenologhe complica l’idea di una ramificazione perfettamente unidirezionale dell’albero evolutivo.