Op elkaar lijkend in DNA-sequentie vanwege afstamming van een gezamenlijke voorouder
Dat talloze stukken DNA van verschillende soorten sterk op elkaar lijken zodat hun nucleotidesequenties een goede alignment geven is een gevolg van gezamenlijke afstamming: de voorouder van die soorten had de sequentie ook al, nadien heeft er soortvorming (speciatie) plaatsgevonden, door onafhankelijke mutatieprocessen zijn ze enigszins van elkaar gaan verschillen, maar hun gelijkenis is nog altijd aanwijsbaar. Zulke sequenties noemt men ortholoog. Ze geven een goed beeld van de evolutionaire geschiedenis van de soorten en kunnen gebruikt worden in een fylogenetische reconstructie.
Het is ook mogelijk dat er in de voorouder een duplicatie is opgetreden en dat beide duplicaten in de afstammingslijnen terecht gekomen zijn. In dat geval zullen de soorten twee op elkaar lijkende sequenties hebben binnen elk genoom. Men noemt die twee paralogen van elkaar. Als je nu paraloog 1 van de ene soort vergelijkt met paraloog 2 van de andere soort ben je niet goed bezig, omdat je kijkt naar twee processen tegelijkertijd: afstamming en duplicatie.
In grote genfamilies (KRTAP, olfactorische receptoren, cytochroom P450) is het onderscheid tussen paraloge en orthologe sequenties moeilijk. In zulke families zijn vaak vele genduplicaties opgetreden binnen de soort, die paralogen van elkaar zijn. Vaak hebben zulke paralogen verwante maar iets verschillende functies. Een individueel gen geeft geen betrouwbare informatie over de voorouder want het kan een duplicaat zijn. In dat geval worden de paralogen eerst per soort geclusterd. Deze zogenaamde “clusters van orthologe groepen” (COGs) kunnen vervolgens gebruikt worden voor een fylogenie.
Orthologie en paralogie zijn twee verschillende vormen van homologie.
