直系同源与旁系同源（orthologs versus paralogs）

想想一棵家谱树。你和你的远房表亲都出自同一对曾祖父母，但你们落在家族的不同分支里，因为你们的祖父母是分开各自成家的不同人。再想想你和你的亲兄弟姐妹：你们出自同一对父母、同一个家。同源基因也有这两种类型，区分它们是分子进化中最重要、也最常被误解的一项分辨。

两个同源基因，若它们的分裂是由物种形成事件造成的，就是直系同源（ortholog）——祖先物种分裂成两个物种，基因各自带了过去。人和小鼠的同一个基因版本就是直系同源；它们在我们谱系分开时一同分开。两个同源基因，若它们的分裂是由一个基因组内的基因复制造成的，就是旁系同源（paralog）——基因被复制出一份，两个拷贝随后各自漂变去做相关但不同的工作。你自己基因组里的α-珠蛋白与β-珠蛋白基因就是旁系同源。记住它的干净说法是：直系同源由物种形成分开，旁系同源由复制分开。

这在实践中至关重要。直系同源通常在物种间保留同样的功能，所以某个人类疾病基因在小鼠中的直系同源，才是实验室里该研究的对象。旁系同源的功能则往往已经分化，所以假设旁系同源做着同样的工作，可能干脆就是错的。把两者搞混——“直系/旁系同源”问题——是基因组注释中功能预测出错的一大根源，因为快速序列搜索可能只返回最接近的匹配，却不告诉你那是直系同源、还是仅仅是旁系同源的“表亲”。