O ortologie este o trăsătură a două sau mai multe specii care a fost moștenită de la un strămoș comun. Poate fi pusă în contrast cu o analogie evolutivă, care este o trăsătură similară care a evoluat independent. Genele transmise de la părinți la urmași pot rămâne intacte, ceea ce va duce adesea la manifestarea unor trăsături fizice similare. Dacă genele suferă mutații de multe ori, totuși, ele pot ajunge să producă trăsături exterioare similare prin selecția naturală. Ortologia la diferite specii se referă la trăsături similare ale căror gene au o origine moștenită, mai degrabă decât mutantă.
Diferitele specii prezintă caracteristici diferite, dar unele dintre aceste trăsături pot fi foarte asemănătoare. De exemplu, multe animale au mâini cu cinci degete, deși aceste degete pot varia semnificativ în dimensiune sau formă. Ortologia se referă la originea genelor care sunt responsabile pentru trăsături fizice, cum ar fi degetele. Aceste gene pot evolua în două moduri diferite – fie independent prin mutație, fie ereditar prin ortologie.
Natura este plină de exemple de trăsături care au evoluat independent. De exemplu, atât rechinii, cât și delfinii au corpuri aerodinamice, cu o înotătoare verticală pe spate. Anatomia internă a rechinilor și a delfinilor este însă foarte diferită; de fapt, sunt destul de îndepărtați din punct de vedere evolutiv. Cel mai apropiat strămoș comun al lor a trăit mult timp în trecut. În loc să fie moștenite, genele responsabile pentru multe dintre trăsăturile lor similare au evoluat independent datorită mediului lor similar.
Pe de altă parte, speciile strâns înrudite moștenesc multe dintre aceleași trăsături de la un strămoș comun. Când se întâmplă acest lucru, modelele dintr-o moleculă de acid dezoxiribonucleic (ADN) sunt transmise intacte descendenților în multe generații. Fără nicio mutație care să modifice genele, acestea vor fi moștenite de descendenți și vor duce adesea la aceleași trăsături exterioare ca și în organismele strămoși. Dacă ereditatea este cauza unei anumite gene, se spune că este ortolog.
Când apare o ortologie, gena în cauză poate avea sau nu aceeași funcție în viața și reproducerea gazdei sale. În multe cazuri, gena va îndeplini același rol. Degetele la primate, de exemplu, au în mod obișnuit funcții similare – adunarea hranei, deplasarea printre copaci și lupta împotriva inamicilor. Totuși, genele ortologe vor îndeplini ocazional roluri diferite. Oamenii au cinci degete de la picioare, dar nu pot prinde ramuri ca degetele unei gorile.
Identificarea ortologiei este esențială în compararea funcției genelor între organisme. Este util și în clasificarea vieții de pe Pământ, care se numește taxonomie. Cunoașterea originilor anumitor gene poate ajuta oamenii de știință să înțeleagă de ce unele animale, cum ar fi rechinii și delfinii, arată similar, dar se comportă foarte diferit.