Como un árbol filogenético es una hipótesis acerca de las relaciones evolutivas, podemos usar los caracteres que son indicadores confiables de un ancestro común para construir ese árbol. Usamos caracteres homólogos (caracteres presentes en diferentes organismos que son similares porque son heredados de un ancestro común que también lo tenía).
Un ejemplo de caracteres homólogos son las cuatro extremidades de los tetrápodos. Las aves, los murciélagos, los ratones y los cocodrilos todos tienen cuatro extremidades. Los tiburones y los peces óseos no las tienen. El ancestro de los tetrápodos desarrolló cuatro extremidades, y sus descendientes han heredado este rasgo, la presencia de cuatro extremidades es una homología.
No todos los caracteres son homologías. Por ejemplo, las aves y los murciélagos tienen alas, en cambio los cocodrilos y los ratones no las tienen. ¿Esto significa que las aves y los murciélagos tienen una relación más cercana que la que tienen los ratones y los cocodrilos? No!!!. Cuando examinamos las alas de las aves y las de los murciélagos vemos que hay grandes diferencias.
Las alas de los murciélagos consisten en membranas de piel extendida entre los huesos de los dedos y el brazo. Estas diferencias estructurales sugieren que las alas de las aves y las de los murciélagos no provienen de un ancestro común con alas. Esta idea está ilustrada por la filogenia de la figura inferior, que está basada en un gran cantidad de caracteres.
Las alas de las aves y las alas de los murciélagos son análogas, esto significa que tienen orígenes evolutivos diferentes, pero que tienen semejanzas morfológicas porque sirven para la misma función. Las analogías son el resultado de la evolución convergente.
Es interesante que, las alas de las aves y de los murciélagos son análogas como alas, pero como extremidades son homólogas. Las aves y los murciélagos no heredaron las alas de un ancestro común con alas, pero sí heredaron las extremidades de un ancestro común con cuatro extremidades.