直系同源(orthologous) 指的是不同物种之间的某一部分具有的
同源性，不是整个物种之间的对比，只是其中的某些基因序列。例如
蛋白质的同源性，
DNA序列的同源性。一般是对
基因或蛋白质的描述，用于比较进化关系。
同源序列可分为两种：直系同源（orthology）和
旁系同源（paralogy）。
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，而该物种分化为了多个物种，不同的物种中的相同来源的基因，互为直系同源基因或蛋白质；功能不一定相同。
旁系同源的序列因在种内
基因复制（gene duplication）而被区分开（separated）：若生物体中的某个基因被复制了，
功能改变了，那么这些副本序列就是
旁系同源的。因此，旁系同源基因存在于同一个物种。如人的α
珠蛋白、β珠蛋白、
肌红蛋白为旁系同源，相关基因也旁系同源。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）。