定義
祖先がまったく異なる生物たちが、似たような環境で暮らすうちに体のつくりが似てくる現象です。真似をしたわけでもないのに、答えが同じになるようなものです。同じ環境が同じ課題を出すため、その課題に最も適した解答だけが生き残り、別々の場所でそれぞれ現れるのです。
互いに真似していないのに、なぜ答えが似るのでしょう？
美術の時間に「水の中を一番速く泳げる船を描いてみてください」という課題が出されたとしましょう。隣のクラスの友達と事前に示し合わせたわけでもなく、お互いの絵を盗み見たわけでもありません。それなのに描き終わってみると、先端が尖っていて後ろにいくほどなめらかな、よく似た船がどの机の上にも並んでいます。
クジラとサメがまさにこのような関係です。サメは魚類であり、クジラは子どもにお乳を飲ませて育てる哺乳類なので、祖先ははるか昔に枝分かれしています。それなのにどちらも前が丸みを帯びて後ろが細くなる流線形の体つきをしており、水を押し出すヒレの形までそっくりです。
同じ課題を出された二つの教室で、解答用紙が似通うのと同じです。祖先の異なる生物が、似たような環境の中でよく似た答えに別々にたどり着くことを収斂進化（しゅうれんしんか）と呼びます。
「水」という課題が答えをしぼり込みます
なぜ解答用紙の答えが似てくるのでしょうか？ 水は空気よりもはるかに密度が高いため、体を前に押し進めようとすると強い抵抗を受けます。体が平べったかったりゴツゴツしていたりすると、水を横にかき分けるのに大きな力を使わなければなりません。
そのため、偶然にもほんの少しなめらかな体で生まれた個体のほうが、獲物を上手に追いかけて長く生き残ることができます。長く生き残った側がより多くの子孫を残せば、そのなめらかな体が何世代も受け継がれ、群れ全体へと広がっていきます。
このとき、形を変えるのは生物の意志ではありません。生まれつき生じる小さな違いのうち、水の中で有利な特徴を持つものがより多く生き残るプロセスが、気の遠くなるような時間をかけて繰り返されるだけです。
先生が出した課題の条件が絵の形をしぼり込んだように、環境もまた生き残れる体の形をしぼり込んでいるわけです。鳥とコウモリも、空を飛べなかった遠い祖先から分かれた後、それぞれ前足を翼に変えました。翼自体は別々に生まれましたが、その中にある腕の骨は同じルーツを持っています。
もう少し正確に言うと
解答用紙が似ているからといって、二人の友達が同じノートを写したわけではありません。紙をめくって途中の計算過程をのぞき込んでみると、手順も計算式もまるで違っています。
イルカとサメの背びれを開いてみると、その違いがよく分かります。イルカの背びれの中には骨がなく、強靭な結合組織だけでできていますが、サメの背びれは軟骨の支柱によって支えられています。見た目はそっくりでも、材料や出発点が異なるこのような器官を相似器官（そうじきかん）と呼びます。
胸びれは少し事情が異なります。クジラの前足（胸びれ）とサメの胸びれは、はるか遠い祖先の一対の付属肢に起源を持っています。ただし、オールのような外見そのものはそれぞれ別々に作られた収斂の結果です。
収斂進化とは、似たような特徴が共通の祖先から受け継がれたのではなく、別々に生み出されたことを意味します。外見だけでなく、目のような内部構造や遺伝子レベルでも起こり得ます。一方で、祖先が同じだからこそ似ている特徴は、人間の腕とクジラの胸びれのように、内部の骨格構造までつながっている「相同器官」として明確に区別されます。
よくある誤解
見た目が似ている動物は、近い親戚同士である。
似たような見た目は、同じ環境に適応した解答にすぎません。クジラとサメのように祖先が遠く離れていても体型が似ることがあるため、生物の系統は外見ではなく、体の内部構造や遺伝情報によって調べます。
二つの生物が似ているのは、一方がもう一方の真似をしたからである。
収斂進化は、お互いを見て真似した結果ではありません。それぞれの集団で生き残るのに有利な体が別々に広まったものであり、相手に似せることで身を守る「擬態（ぎたい）」とは区別されます。
日常で出会う場面
イルカとサメは祖先がまったく異なるにもかかわらず、どちらも流線形の体型と背びれを持ち、水中を素早く泳ぎます。
アメリカ大陸のサボテンとアフリカの砂漠にある多肉植物（トウダイグサ科など）は遠い親戚ですが、どちらも肉厚な茎に水を蓄え、葉を小さくしてトゲを持っています。サボテンのトゲは葉が変化したものですが、アフリカのトウダイグサのトゲは主に別の器官が変化したもので、出発点も異なります。
つまり ひとことで
祖先が違っても、環境から同じ課題を与えられれば、生物はお互いに真似をすることなく似たような体の解答へとたどり着きます。