Horloges évolutives sont des séquences génétiques au sein des gènes qui peuvent aider à déterminer quand dans le passé les espèces ont divergé d'un ancêtre commun. Il existe certains modèles de séquences de nucléotides qui sont communs parmi les espèces apparentées qui semblent changer à un intervalle de temps régulier. Savoir quand ces séquences ont changé par rapport au Échelle de temps géologique peut aider à déterminer l'âge de l'origine de l'espèce et le moment de la spéciation.
Des horloges évolutives ont été découvertes en 1962 par Linus Pauling et Emile Zuckerkandl. Tout en étudiant la séquence d'acides aminés dans l'hémoglobine de diverses espèces. Ils ont remarqué qu'il semblait y avoir un changement dans la séquence d'hémoglobine à intervalles de temps réguliers tout au long des archives fossiles. Cela a conduit à affirmer que le changement évolutif des protéines était constant tout au long du temps géologique.
En utilisant ces connaissances, les scientifiques peuvent prédire quand deux espèces ont divergé sur l'arbre de vie phylogénétique. Le nombre de différences dans la séquence nucléotidique de la protéine d'hémoglobine signifie un certain laps de temps qui s'est écoulé depuis que les deux espèces se sont séparées de l'ancêtre commun. L'identification de ces différences et le calcul du temps peuvent aider à placer les organismes au bon endroit sur l'arbre phylogénétique par rapport aux espèces étroitement apparentées et à l'ancêtre commun.
Il y a aussi des limites à la quantité d'informations qu'une horloge évolutionnaire peut donner sur n'importe quelle espèce. La plupart du temps, il ne peut pas donner un âge ou un moment exact où il a été séparé de l'arbre phylogénétique. Il ne peut qu'approcher le temps par rapport à d'autres espèces sur le même arbre. Souvent, l'horloge évolutionnaire est réglée selon des preuves concrètes tirées des archives fossiles. La datation radiométrique des fossiles peut ensuite être comparée à l'horloge évolutionnaire pour obtenir une bonne estimation de l'âge de la divergence.
Même si ces facteurs sont limitatifs dans la plupart des cas, il existe des moyens de les prendre en compte statistiquement lors du calcul des temps. Si ces facteurs entrent en jeu, cependant, l'horloge évolutive n'est pas constante comme dans d'autres cas, mais est variable dans son temps.
L'étude de l'horloge évolutive peut donner aux scientifiques une meilleure idée du moment et des raisons de la spéciation pour certaines parties de l'arbre de vie phylogénétique. Ces divergences peuvent être en mesure de donner des indices sur le moment où des événements majeurs de l'histoire se sont produits, tels que des extinctions de masse.