I geni ortologhi e paralogici sono due tipi di geni omologhi, cioè geni che derivano da una sequenza ancestrale di DNA comune. I geni ortologhi divergevano dopo un evento di speciazione, mentre i geni paralogici divergevano l'uno dall'altro all'interno di una specie. Detto in altri termini, i termini ortologo e paralogico descrivono le relazioni tra divergenza di sequenza genetica e prodotti genetici associati alla speciazione o alla duplicazione genetica. I geni omologhi sono due o più geni che discendono da una sequenza di DNA ancestrale comune. Un esempio di geni omologhi sono i codici genetici sottostanti un'ala di pipistrello e un braccio di orso. Entrambi mantengono caratteristiche simili e vengono utilizzati in modi simili. Questi tratti, che sono stati tramandati dal loro ultimo antenato comune, hanno pressioni adattative che possono portare a variazioni all'interno del gene. Il punto o evento nella storia evolutiva che spiega la variazione della sequenza del DNA all'interno del gene determina se i geni omologhi sono considerati "orto" o "para".
Geni ortodossi

I geni ortodossi sono geni omologhi divergenti dopo l'evoluzione dà origine a diverse specie, un evento noto come speciazione. I geni generalmente mantengono una funzione simile a quella del gene ancestrale da cui si sono evoluti. In questo tipo di gene omologo, il gene ancestrale e la sua funzione sono mantenuti attraverso un evento di speciazione, anche se possono verificarsi variazioni all'interno del gene dopo il punto in cui le specie si sono discostate.
Geni paraloghi

I geni paralogici sono geni omologhi che si sono differenziati all'interno di una specie. A differenza dei geni ortologi, un gene paralogico è un nuovo gene che ha una nuova funzione. Questi geni sorgono durante la duplicazione genica in cui una copia del gene riceve una mutazione che dà origine a un nuovo gene con una nuova funzione, sebbene la funzione sia spesso correlata al ruolo del gene ancestrale.
Esempi di geni paralogici e ortodossi

I geni che producono le proteine dell'emoglobina e della mioglobina sono geni omologhi che hanno relazioni sia orologhe che paraloghe. Sia l'uomo che il cane detengono i geni sia dell'emoglobina che delle proteine della mioglobina, indicando che i geni dell'emoglobina e della mioglobina si sono evoluti prima dell'ultimo antenato comune dell'uomo e del cane. La mioglobina è nata in questa specie ancestrale come gene paralogico dell'emoglobina; una mutazione nel gene dell'emoglobina durante un evento di duplicazione ha provocato un gene separato della mioglobina che svolge una nuova funzione, ma simile. Poiché la divergenza nell'emoglobina umana e canina non si è verificata fino a dopo la speciazione, questi geni sono ortologici. La mioglobina umana e l'emoglobina del cane, tuttavia, sono geni omologhi che non sono né paralogici né ortodossi.