Ancestrais comuns e árvores filogenéticas

Um lagarto se parece mais com uma rã do que com um camundongo, mas, na árvore de parentesco dos vertebrados, o lagarto e o camundongo são parentes mais próximos.

Os mesmos ossos, funções diferentes

O braço de uma pessoa, a pata dianteira de um cão, a asa de uma ave e a nadadeira de uma baleia têm funções muito diferentes, mas são formados pelo mesmo conjunto de ossos, na mesma ordem. Os biólogos chamam essas partes de estruturas homólogas: elas são semelhantes porque os animais as herdaram de um ancestral comum, e a evolução modificou sua forma e seu tamanho. Algumas estruturas parecem não ter utilidade alguma, como as asas de aves que não voam ou os pequenos ossos das patas traseiras dentro das baleias. Essas estruturas vestigiais são remanescentes de ancestrais nos quais tinham uma função.

Semelhança nem sempre significa parentesco. Insetos e morcegos voam com asas, mas suas asas surgiram de estruturas iniciais completamente diferentes. Características assim, que evoluem separadamente em grupos sem parentesco próximo por enfrentarem problemas semelhantes, são estruturas análogas; o processo se chama evolução convergente. A pelagem branca de inverno da raposa-do-ártico e a plumagem branca de inverno do lagópode são outro exemplo: ambas se camuflam na neve, mas não por compartilharem um ancestral recente.

Outras evidências apontam na mesma direção. Embriões de vertebrados, inclusive humanos, apresentam arcos faríngeos e cauda em uma fase inicial. Nos humanos, esses arcos contribuem para estruturas da cabeça e do pescoço, não para brânquias funcionais. Todos os seres vivos usam DNA com um código genético quase idêntico, como seria esperado se toda a vida compartilhasse um ancestral; quanto mais próximo o parentesco entre dois grupos, mais semelhantes são suas sequências de DNA. A distribuição dos animais também se encaixa: grupos que evoluíram antes da fragmentação do supercontinente Pangeia, há cerca de 200 milhões de anos, são encontrados no mundo inteiro, enquanto a Austrália, isolada por muito tempo, abriga muitos marsupiais que não existem em nenhum outro lugar.

Como ler uma árvore

Uma árvore filogenética é um diagrama de relações de parentesco. Darwin esboçou uma em um caderno em 1837, e um diagrama ramificado é a única ilustração de On the Origin of Species. Em uma árvore enraizada, a raiz, à esquerda no laboratório abaixo, representa o ancestral de todos os grupos da árvore. Cada ponto de ramificação indica uma linhagem se dividindo em duas. Os nomes nas pontas representam grupos atuais. Dois grupos que partem do mesmo ponto de ramificação são táxons-irmãos; um grupo que se separa perto da raiz e permanece isolado é um táxon basal. Um ponto com mais de dois ramos, uma politomia, indica que a ordem das separações ainda não é conhecida.

Para descobrir o grau de parentesco entre dois grupos, siga os dois caminhos em direção à raiz até que se encontrem. O ponto de encontro é o ancestral comum mais recente. Quanto mais recente ele for, mais próximo é o parentesco. Três hábitos confundem a leitura. A ordem dos nomes nas pontas não importa, pois um ponto de ramificação pode girar como um móbile sem alterar o parentesco. A menos que a árvore indique isso, o comprimento de um ramo não representa tempo. E nenhum grupo atual da árvore é ancestral de outro: grupos-irmãos compartilham um ancestral, e nenhum deles deu origem ao outro.

Na árvore acima, lagarto e camundongo se encontram no ponto de ramificação marcado pelo ovo amniótico, um ovo com membranas que permitem seu desenvolvimento em ambiente terrestre. A rã se separa antes, por isso é uma parente mais distante de ambos, embora rãs e lagartos nos pareçam semelhantes. Crocodilos e aves se encontram em um ponto próprio, sendo os parentes atuais mais próximos um do outro. As árvores são construídas a partir de fósseis, anatomia e, cada vez mais, DNA; são hipóteses revisadas à medida que surgem novos dados. Uma revisão surpreendeu muita gente: o hipopótamo se parece mais com um porco, mas pode ser o parente atual mais próximo das baleias.