在生物信息學(xué)的研究中，一個(gè)非常重要的概念是直系同源（ortholog），它是指在兩個(gè)或兩個(gè)以上的物種中的某個(gè)基因由同一個(gè)共同的祖先通過物種形成的進(jìn)化過程而來，通常也叫做直系同源基因。大多數(shù)情況下，直系同源指的是蛋白質(zhì)，一般情況下，所有的直系同源基因或蛋白質(zhì)具有同樣的功能。因此，在同一直系同源族中，若其中的一個(gè)基因或蛋白質(zhì)的功能已知的話，則其他基因或蛋白質(zhì)的功能可根據(jù)已知的基因或蛋白質(zhì)的功能進(jìn)行注釋。也就是說，同一個(gè)直系同源族里基因或蛋白質(zhì)的功能是可以在不同的物種之間轉(zhuǎn)移的。與直系同源族相對的是旁系同源，它是指在一個(gè)基因組中，通過復(fù)制而來的相關(guān)基因或蛋白質(zhì)。通常情況下，直系同源的基因或蛋白質(zhì)在進(jìn)化過程中保持相同的功能，而旁系同源的基因或蛋白質(zhì)在進(jìn)化中產(chǎn)生新的功能。直系同源是生物信息學(xué)中對新發(fā)現(xiàn)的基因進(jìn)行功能注釋的重要手段。對于一組高度同源的基因，它們之間的關(guān)系要么是直系同源或者是旁系同源，但對于一個(gè)物種中的某個(gè)基因，在另一個(gè)物種中可能對應(yīng)著超過一個(gè)以上的直系同源。那么，怎樣判斷一個(gè)基因組中具高度同源性的基因哪些屬于直系同源，哪些屬于旁系同源呢?最簡單的方法是用來自兩個(gè)物種的同源蛋白質(zhì)或基因序列進(jìn)行序列比對（BLAST）。用A物種的蛋白質(zhì)或基因針對B物種的基因組進(jìn)行BLAST時(shí)，得到的同源序列E值最小，而用B物種中此蛋白質(zhì)或基因序列再反過來對A物種進(jìn)行BLAST時(shí)，所得到的E值同樣最小，則此時(shí)我們稱這一對基因和蛋白質(zhì)為直系同源。更深入的研究直系同源的方法可參照Nuclear Acid Research 2005年的相關(guān)文章。在研究物種的進(jìn)化過程中，建立進(jìn)化樹所使用的蛋白質(zhì)序列一定要是來源于直系同源，否則，所產(chǎn)生的進(jìn)化樹的結(jié)果將不準(zhǔn)確。