Os relógios moleculares baseiam-se na suposição de que a taxa de evolução molecular é constante ao longo do tempo. No entanto, esta suposição nem sempre é válida, especialmente quando se fazem comparações entre organismos distantemente relacionados. Isto ocorre porque a taxa de evolução molecular pode ser afetada por uma série de fatores, incluindo mudanças no ambiente, mudanças nas pressões de seleção que atuam no organismo e mudanças na estrutura e função das proteínas em estudo.
Como resultado desses fatores, a taxa de evolução molecular pode variar significativamente entre diferentes linhagens de organismos. Isto significa que os relógios moleculares podem ser imprecisos ao fazer comparações entre organismos distantemente relacionados, uma vez que a suposição de uma taxa constante de evolução não é válida.
Além disso, a calibração de relógios moleculares também é um desafio ao fazer comparações entre organismos distantemente relacionados. Isto ocorre porque o registo fóssil é muitas vezes incompleto e pode ser difícil encontrar datas fiáveis para a divergência de diferentes linhagens. Como resultado, a calibração dos relógios moleculares é frequentemente baseada em métodos indiretos, que podem introduzir incerteza adicional nas estimativas dos tempos de divergência.
Por estas razões, os relógios moleculares nem sempre são precisos quando se fazem comparações entre organismos distantemente relacionados. No entanto, eles ainda podem fornecer informações valiosas sobre a história evolutiva de diferentes linhagens e podem ser usados para estimar tempos de divergência quando outros métodos não estão disponíveis.