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O parentesco evolutivo é determinado pela similaridade genética, não pela aparência física. Duas espécies que parecem totalmente diferentes podem ser mais estreitamente relacionadas entre si do que a espécies que se assemelham.
Espécies não relacionadas podem desenvolver independentemente traços semelhantes em resposta a pressões ambientais comparáveis. Golfinhos e peixes têm corpos hidrodinâmicos, mas pertencem a linhagens evolutivas totalmente diferentes.
Algumas características persistem de ancestrais comuns mesmo quando as espécies divergem. Morcegos e aves ambos têm asas, mas morcegos são mamíferos enquanto aves são répteis.
Sequenciação de DNA revela relações genéticas que traços físicos podem esconder. Espécies que parecem diferentes podem ainda partilhar laços genéticos próximos.
Um único ancestral pode gerar espécies diversas com adaptações distintas. Os tentilhões de Darwin nas Ilhas Galápagos evoluíram diferentes formas de bico enquanto permaneceram estreitamente relacionados.