- Les arbres phylogénétiquesreprésentent les relations d'évolution entre les organismes. Les relations prennent la forme d'un arbre,avec des extrémités, des branches, des nœuds et une racine. Plus spécifiquement, les extrémités de l'arbrereprésentent l'étendue des taxons vivants,et les branches montrent les changement évolutifsentre les ancêtres et leurs descendants,comme la modification de séquences d'ADNou l'apparition de caractéristiques, comme les plumes.

Les groupes partageant un ancêtre commun immédiat,les groupes frères, sont les plus procheset partagent des nœuds,les points où les branches se rencontrent :c'est le cas des lézards et des oiseaux,ou des rongeurs et des humains. Le nœud de base correspond à l'ancêtre commun le plus récentde tous les organismes de l'arbre. Les arbres phylogénétiques regroupent les organismesqui descendent d'un ancêtre commun.

Lorsqu'un groupe contient l'ancêtre commun le plus récentet tous ses descendants, il s'agit d'un clade,ou groupe monophylétique. Par exemple, tous les vertébrés à plumes vivantssont considérés comme des oiseaux. Un groupe paraphylétique comprend un ancêtre communet certain de ses descendants.

Par exemple, tous les quadrupèdes à écaillessont des reptiles,à l'exclusion des mammifères et des oiseaux. Historiquement,les biologistes ont aussi catégorisé certains organismescomme étant polyphylétiques. Cette désignation aujourd'hui abandonnéeregroupait des organismesne partageant pas un ancêtre commun immédiat.

Par exemple, les insectivores sont des mammifères sans dentsse nourrissant d'insectes. Les relations d'évolution entre les organismespeuvent être déterminéespar la comparaison de caractéristiques génétiquesou morphologiques. Pour établir des arbres phylogénétiques corrects,les scientifiques ont adopté des méthodescomme celle du maximum de parcimonieou du maximum de vraisemblance.

Le maximum de parcimonie part du principedu moindre nombre de changements entre les organismes. Prenons la place de l'élan, du saumon et de la baleinesur un arbre phylogénétique. Le saumon et la baleine sont tous deux des animaux marins.

L'explication la plus simpleferait du saumon et de la baleine un groupe monophylétique. Mais en observant de plus près leur anatomie,on s'aperçoit que la baleine et l'élan sont plus proches. Placer l'élan et la baleine ensembledemande moins de modifications évolutives,un scénario moins compliqué,ce qui est le but de l'analyse du maximum de parcimonie.

Une autre approche, celle du maximum de vraisemblance,prend en compte que tous les changementsn'ont pas la même probabilité d'occurrence. On peut donc construire un arbre phylogénétiquese fondant sur le scénario le plus probablepour en arriver aux organismes observés. Par exemple, en construisant un arbre phylogénétiqueà partir de séquences ADN,on peut prendre en compte le fait que l'adénineest plus facilement remplacée par la guanineque par la thiamine.

Des algorithmes informatiques sophistiquésaident à la construction des arbres phylogénétiquesles plus vraisemblables et parcimonieux.