Verandering van een base in een coderend stuk DNA door een andere base zodanig dat dit vanwege de redundantie in de genetische code niet leidt tot een ander aminozuur in het gecodeerde eiwit
Substituties in een gen kunnen synoniem zijn of niet-synoniem. Voor veel aminozuren is de derde base van het triplet (de wiebelbase of “wobble-position”) niet essentieel en kan dus vervangen worden door een andere base zonder gevolgen voor het eiwit.
Synonieme mutaties zijn echter niet altijd neutraal voor het fenotype. Als een triplet verandert in een niet-preferent codon (waarvan bijvoorbeeld weinig tRNA aanwezig is) kan de translatie-efficiëntie van het eiwit vertragen of de vouwing van het eiwit verstoord worden. Synonieme mutaties kunnen ook de splicing van introns beïnvloeden.
Het aantal niet-synonieme substituties per niet-synonieme positie (Ka) ten opzichte van het aantal synonieme substituties per synonieme positie (Ks) zegt iets over de aard van de selectie op een gen. Men neemt daarbij aan dat synonieme substituties vrijwel neutraal zijn (indicatief voor de achtergrond-mutatiefrequentie), terwijl niet-synonieme substituties onderworpen zijn aan selectie. Ka zal veelal kleiner zijn dan Ks, omdat een verandering van aminozuur in veel gevallen nadelig is en door natuurlijke selectie weg geselecteerd wordt. Daarom duidt Ka/Ks << 1 op zuiverende (negatieve) selectie, leidend tot behoud (conservering) van de sequentie. Ka/Ks > 1 wijst op positieve selectie en als Ka/Ks = 1 is sprake van neutrale evolutie. In een fylogenie kan men zo genen opsporen die onderworpen zijn aan versnelde evolutie (zuiverende of positieve selectie).
Een Ka/Ks-analyse wordt ook toegepast op onderdelen van een gen. Door de Ka/Ks-ratio uit te zetten tegen de genomische positie van een verschuivend venster krijgt men een indruk van de delen van het gen waarop selectie aangrijpt.
