Phylogenetische Stammbäume stellen die evolutionären Beziehungen zwischen Organismen dar. Diese Beziehungen finden in Form von Stammbäumen mit Spitzen, Zweigen und Wurzeln. Insbesondere stellen die Spitzen des Stammbaums vorhandene oder lebende Taxa dar. Und die Zweige kennzeichnen evolutionäre Veränderungen zwischen Vorfahren und Abkommen, wie beispielsweise die Veränderung der DNA-Sequenz, oder die Evolution eines Merkmales wie beispielsweise Federn. Gruppen, die einen gemeinsamen Vorfahren, Schwester Taxa, teilen, sind ihre nächsten Verwandten und teilen sich Nodi, Punkte an denen sich die Zweige treffen, wie Eidechsen und Vögel, und Nagetiere und Menschen. Ein Basalnodus entspricht dem letzten gemeinsamen Vorfahren aller Organismen im Baum. Phylogenetische Bäume gruppieren Organismen, die Nachkommen eines gemeinsamen Vorfahren sind. Wenn eine Gruppe den letzten gemeinsamen Vorfahren und alle seine Nachkommen enthält, spricht man von einer Klade oder von einer monophyletischen Gruppe. Beispielsweise gelten alle lebenden Wirbeltiere mit Federn als Vögel. Eine paraphyletische Gruppe umfasst eine gemeinsame Ahnenart und einige ihrer Nachkommen. Zum Beispiel sind alle schuppigen Tiere mit vier Beinen Reptilien, mit Ausnahme von Säugetieren und Vögeln. Historisch stuften Biologen auch einige Organismen als polyphyletisch ein. Diese eingestellte Bezeichnung gruppierte Organismen, die keinen unmittelbaren gemeinsamen Vorfahren haben. Zum Beispiel sind Instectivora zahnlose, insektenfressende Säugetiere. Die evolutionären Beziehungen zwischen Organismen können durch das Vergleichen von morphologischen oder genetischen Merkmalen bestimmt werden. Um akkurate phylogenetische Stammbäume zu konstruieren, verwendeten die Wissenschaftler Methoden wie maximale Sparsamkeit und maximale Wahrscheinlichkeit. Bei maximaler Sparsamkeit wird die geringste Veränderung zwischen den Organismen angenommen. Betrachten Sie die Anordnung von Elch, Lachs und Wal auf einem phylogenetischen Stammbaum. Sowohl der Lachs als auch der Wal sind Meerestiere. Es scheint die einfachste Erklärung zu sein, dass Lachse und Wale eine monophyletische Gruppierung sind. Ein genauerer Blick auf ihre Anatomie zeigt jedoch, dass der Wal und der Elch enger miteinander verwandt sind. Das Zusammenfügen von Elch und Wal setzt weniger evolutionäre Veränderungen voraus, ein weniger kompliziertes Szenario, das das Ziel einer maximalen Sparsamkeitsanalyse ist. Ein alternativer Ansatz, die maximale Wahrscheinlichkeit, berücksichtigt, dass nicht alle Änderungen gleich wahrscheinlich sind. Auf diese Weise kann ein Stammbaum erstellt werden, der auf dem wahrscheinlichsten Szenario basiert, das zu den beobachteten Organismen führt. Zum Beispiel könnten die Wissenschaftler, die den Stammbaum aus DNA-Sequenzen konstruieren, berücksichtigen, dass Adenin leichter durch Guanin als durch Thiamin ersetzt wird. Ausgefeilte Computeralgorithmen helfen bei der Konstruktion der sparsamsten und wahrscheinlichsten phylogenetischen Stammbäume.
