Biologen stellen die Beziehungen zwischen den Arten oft in Form eines verzweigten Baumes dar, wobei jeder Knoten im Baum zeigt einen Zeitpunkt an, an dem eine neue Art durch den Prozess der Evolution. Herauszufinden, wie Arten miteinander verwandt sind und wer sich aus wem entwickelt hat, kann eine komplexe Aufgabe sein. Eines der wichtigsten Prinzipien, die Biologen beim Zeichnen dieser sogenannten phylogenetischen Bäume anwenden, ist das Prinzip der Sparsamkeit.
Das Prinzip der Sparsamkeit besagt, dass die einfachste konkurrierende Erklärung am wahrscheinlichsten richtig ist. Die Theorie wurde vom Logiker William of Ockam aus dem 14. Jahrhundert entwickelt und ist auch als Occams Rasiermesser bekannt.
Biologen verwenden beim Zeichnen phylogenetischer Bäume das Prinzip der Sparsamkeit. Um einen phylogenetischen Stammbaum zu zeichnen, müssen Sie zunächst feststellen, welche Arten einer Gruppe am engsten miteinander verwandt sind. Biologen vergleichen im Allgemeinen die DNA oder die physikalischen Eigenschaften von Arten in der Gruppe und suchen nach Unterschieden. Das auf die Biologie angewandte Prinzip der Sparsamkeit besagt, dass der Stammbaum, der die wenigsten evolutionären Veränderungen erfordert, der richtige ist.
Das einfachste Beispiel beinhaltet eine physikalische Eigenschaft wie Federn. Nehmen wir an, Sie vergleichen drei Arten namens A, B und C; A und B haben Federn und C nicht. Aufgrund des Sparsamkeitsprinzips würde man schließen, dass die beiden Arten mit Federn näher verwandt sind (d. h. einen jüngeren gemeinsamen Vorfahren teilen), da sich in diesem Fall das Federmerkmal nur entwickelt haben müsste Einmal. Die Alternative würde bedeuten, dass ein gemeinsamer Vorfahre A und eine andere Art hervorbrachte, die nun der gemeinsame Vorfahre von C und B wurde. In diesem Fall müsste sich das Federmerkmal zweimal entwickelt haben; das Prinzip der Sparsamkeit würde argumentieren, dass dies nicht die richtige Geschichte ist.
Um die sparsamsten phylogenetischen Bäume zu erstellen, berücksichtigen Biologen normalerweise mehrere Merkmale und DNA-Sequenzen von mehreren Genen. Wenn nur wenige Arten betroffen sind, können Sie diese Analyse mit dem Auge durchführen; aber mit der Zahl der Arten wächst auch die Zahl der möglichen evolutionären Bäume, die sie alle verbinden könnten. Die Bestimmung des richtigen Baums auf der Grundlage von Sparsamkeit kann schnell zu einem sehr komplizierten Problem werden. Heutzutage verwenden Biologen oft Computeralgorithmen, die schnell eine große Anzahl möglicher Bäume durchsuchen und jedem eine Punktzahl zuordnen, die darauf basiert, wie viele evolutionäre Änderungen es erfordern würden.
Das Prinzip der Sparsamkeit ist eine Annahme, die wahrscheinlich für die meisten Situationen zutrifft, aber nicht immer zutreffen muss. Es ist möglich, dass die tatsächliche Evolutionsgeschichte einer Gruppe von Arten nicht diejenige ist, die die wenigsten Veränderungen mit sich brachte – denn Evolution ist nicht immer sparsam. Ein anderer Ansatz zur Bestimmung von Beziehungen ist die sogenannte Maximum-Likelihood-Analyse, die statistische Analysen verwendet, um zu bestimmen, welcher Evolutionsbaum am wahrscheinlichsten oder am wahrscheinlichsten ist. Sowohl Sparsamkeit als auch maximale Wahrscheinlichkeit haben ihre eigenen Befürworter und Kritiker.