Paralogue和Orthologue的区别

在生物学种系发生理论中，若两个或多个结构具有相同的祖先，则称它们同源（Homology）。这里相同的祖先既可以指演化论意义上的祖先，即两个结构由一个共同的祖先演化而来（在这个意义上，蝙蝠的翅膀与人类的手臂是同源的），也可以指发育意义上的祖先，即两个结构由胚胎时期的同一组织发育而来（在这个意义上，人类女性的卵巢与男性的睾丸同源）。

先看看paralogue（旁系同源的基因）。

同一生物体有两组基因组，有着共同的来源，但却有差异。像是人体中 alpha-hemoglobin和beta-hemoglobin，这两种蛋白质执行相同的功能（血红蛋白，生物体内负责运载氧的一种蛋白质），但却属于不同的基因组，称为paralogue。旁系同源的序列因基因繁殖（gene duplication）而被区分开（separated）：若生物体中的某个基因被复制了，那么两个副本序列就是旁系同源的。

再来看orthologue（直系同源的基因）。

不同生物体不同种间的两组基因组，但是却有相同功能，像是人和老鼠有部分的酵素（酶）是相同的，我们称这两种蛋白质的基因组为orthologue。othologue is the British spelling。直系同源的序列因物种形成（speciation）而被区分开（separated）：若一个基因原先存在于某个物种，而该物种分化为了两个物种，那么新物种中的基因是直系同源的。

直系同源的一对序列称为直系同源体（orthologs），旁系同源的一对序列称为旁系同源体（paralogs）。

若两个旁系同源基因（paralogs）的基因拷贝（gene duplication）是已发生在物种形成前，则这两个旁系同源（paralogs）可互称为“前重复同源基因”（outparalogs），可简称为“前重复”（outparalogs）；若于物种形成后某个直系同源基因（an ortholog）才发生基因复制（gene duplication），则互称为“后重复”（inparalogs）。

Homologous genes have shared a common evolutionary ancestor. Note that homology and similarity are not the same thing - genes which are homologous may have high or low similarity, but the presence of similarity doesn't necessarily make two sequences homologues (could be convergent evolution).

Paralogous and orthologous genes are subdivisions of homologous genes. All homologs are either orthologs or paralogs. Orthologs arise because of speciation events.

Thus if a rat and a human sequence have simply diverged since the last common ancestor of rats and humans, then they are orthologs.

Paralogs arise because of gene duplication events. Thus there may be an alpha and beta form of a human protein which have arisen through gene duplication, and then diverged. These two genes are paralogs.

Also note that if this duplication occurred before the last common human-rat ancestor then alpha-human is a paralog to beta-rat, but an ortholog to alpha-rat.