直系同源與旁系同源（orthologs versus paralogs）

想想一棵家譜樹。你和你的遠房表親都出自同一對曾祖父母，但你們落在家族的不同分支裡，因為你們的祖父母是分開各自成家的不同人。再想想你和你的親兄弟姊妹：你們出自同一對父母、同一個家。同源基因也有這兩種類型，區分它們是分子演化中最重要、也最常被誤解的一項分辨。

兩個同源基因，若它們的分裂是由物種形成事件造成的，就是直系同源（ortholog）——祖先物種分裂成兩個物種，基因各自帶了過去。人和小鼠的同一個基因版本就是直系同源；它們在我們譜系分開時一同分開。兩個同源基因，若它們的分裂是由一個基因組內的基因複製造成的，就是旁系同源（paralog）——基因被複製出一份，兩個拷貝隨後各自漂變去做相關但不同的工作。你自己基因組裡的α-珠蛋白與β-珠蛋白基因就是旁系同源。記住它的乾淨說法是：直系同源由物種形成分開，旁系同源由複製分開。

這在實踐中至關重要。直系同源通常在物種間保留同樣的功能，所以某個人類疾病基因在小鼠中的直系同源，才是實驗室裡該研究的對象。旁系同源的功能則往往已經分化，所以假設旁系同源做著同樣的工作，可能乾脆就是錯的。把兩者搞混——「直系/旁系同源」問題——是基因組註釋中功能預測出錯的一大根源，因為快速序列搜尋可能只返回最接近的匹配，卻不告訴你那是直系同源、還是僅僅是旁系同源的「表親」。