Relógios evolutivos são seqüências genéticas dentro dos genes que podem ajudar a determinar quando no passado as espécies divergiam de um ancestral comum. Existem certos padrões de seqüências de nucleotídeos que são comuns entre espécies relacionadas que parecem mudar em um intervalo de tempo regular. Saber quando essas seqüências mudaram em relação ao Escala de tempo geológico pode ajudar a determinar a idade da origem da espécie e quando ocorreu especiação.
Os relógios evolucionários foram descobertos em 1962 por Linus Pauling e Emile Zuckerkandl. Enquanto estudava a sequência de aminoácidos na hemoglobina de várias espécies. Eles notaram que parecia haver uma mudança na sequência da hemoglobina em intervalos regulares ao longo do registro fóssil. Isso levou à afirmação de que a mudança evolutiva das proteínas era constante ao longo do tempo geológico.
Usando esse conhecimento, os cientistas podem prever quando duas espécies divergem na árvore filogenética da vida. O número de diferenças na sequência nucleotídica da proteína da hemoglobina significa uma certa quantidade de tempo que se passou desde que as duas espécies se separaram do ancestral comum. Identificar essas diferenças e calcular o tempo pode ajudar a colocar os organismos no local correto da árvore filogenética em relação a espécies intimamente relacionadas e ao ancestral comum.
Também existem limites para quanta informação um relógio evolutivo pode fornecer sobre qualquer espécie. Na maioria das vezes, não pode dar uma idade ou tempo exato em que foi separado da árvore filogenética. Só pode aproximar o tempo em relação a outras espécies na mesma árvore. Freqüentemente, o relógio evolucionário é ajustado de acordo com evidências concretas do registro fóssil. A datação radiométrica de fósseis pode então ser comparada ao relógio evolutivo para obter uma boa estimativa da idade da divergência.
Embora esses fatores sejam limitantes na maioria dos casos, existem maneiras de explicá-los estatisticamente ao calcular os tempos. Se esses fatores entram em jogo, no entanto, o relógio evolutivo não é constante como em outros casos, mas é variável em seus tempos.
Estudar o relógio evolucionário pode dar aos cientistas uma idéia melhor de quando e por que ocorreu a especiação para algumas partes da árvore filogenética da vida. Essas divergências podem ser capazes de fornecer pistas sobre quando os principais eventos da história aconteceram, como extinções em massa.