Todos los eucariotas comparten células complejas con mitocondrias, un núcleo y orgánulos rodeados de membranas. Sin embargo, sus paredes celulares y vías metabólicas difieren notablemente.
Los análisis genómicos revelan que las proteínas fúngicas están más estrechamente relacionadas con las proteínas animales que con las vegetales. Por ejemplo, la secuencia de proteínas del moho celular Dictyostelium discoideum comparte más del 80 % de identidad con las proteínas humanas, lo que subraya los estrechos vínculos evolutivos entre los hongos y los animales.
Las plantas poseen clorofila, que les da su color verde y potencia la fotosíntesis. Ni los hongos ni los animales contienen cloroplastos, por lo que dependen de fuentes externas para obtener energía. Las paredes de las células vegetales están compuestas principalmente de celulosa cristalina, mientras que las paredes de los hongos contienen quitina, un polisacárido más resistente que también se encuentra en los exoesqueletos de los insectos y en los picos de los moluscos.
La quitina es un carbohidrato fuerte y flexible que proporciona soporte estructural a hongos y artrópodos. Los estudios han demostrado que el tratamiento de la quitina fúngica con álcali que contiene nitrógeno libera ácido acético, una reacción que no ocurre con la celulosa vegetal, lo que resalta una distinción química fundamental.
Los animales producen colesterol, los hongos producen ergosterol y las plantas sintetizan fitoesteroles como el cicloartenol. A pesar de estas diferencias, los tres grupos comparten el lanosterol como precursor común en sus vías biosintéticas de esteroles.
Los datos filogenómicos sitúan a los hongos más cerca de los animales que de las plantas, lo que refleja una ascendencia compartida que es anterior a la divergencia de los organismos multicelulares. La hipótesis de que los hongos evolucionaron a partir de algas ha sido cuestionada por la evidencia de que los primeros ancestros de los hongos carecían de clorofila y que las bacterias fijadoras de nitrógeno pueden haberles proporcionado sus nutrientes.
Los hongos poseen un factor de alargamiento de traducción distintivo, EF-3, que está ausente en animales y plantas. Esta característica molecular enfatiza aún más el distinto camino evolutivo que han tomado los hongos dentro del dominio eucariota.
Si bien las plantas, los hongos y los animales comparten una herencia eucariota común, sus diferencias en la composición de la pared celular, la capacidad fotosintética, la similitud de proteínas y la historia evolutiva ilustran la rica diversidad de la vida.