Paralogue和Orthologue的區別

在生物學種系發生理論中，若兩個或多個結構具有相同的祖先，則稱它們同源（Homology）。這裡相同的祖先既可以指演化論意義上的祖先，即兩個結構由一個共同的祖先演化而來（在這個意義上，蝙蝠的翅膀與人類的手臂是同源的），也可以指發育意義上的祖先，即兩個結構由胚胎時期的同一組織發育而來（在這個意義上，人類女性的卵巢與男性的睾丸同源）。

先看看paralogue（旁系同源的基因）。

同一生物體有兩組基因組，有著共同的來源，但卻有差異。像是人體中 alpha-hemoglobin和beta-hemoglobin，這兩種蛋白質執行相同的功能（血紅蛋白，生物體內負責運載氧的一種蛋白質），但卻屬於不同的基因組，稱為paralogue。旁系同源的序列因基因繁殖（gene duplication）而被區分開（separated）：若生物體中的某個基因被複制了，那麼兩個副本序列就是旁系同源的。

再來看orthologue（直系同源的基因）。

不同生物體不同種間的兩組基因組，但是卻有相同功能，像是人和老鼠有部分的酵素（酶）是相同的，我們稱這兩種蛋白質的基因組為orthologue。othologue is the British spelling。直系同源的序列因物種形成（speciation）而被區分開（separated）：若一個基因原先存在於某個物種，而該物種分化為了兩個物種，那麼新物種中的基因是直系同源的。

直系同源的一對序列稱為直系同源體（orthologs），旁系同源的一對序列稱為旁系同源體（paralogs）。

若兩個旁系同源基因（paralogs）的基因拷貝（gene duplication）是已發生在物種形成前，則這兩個旁系同源（paralogs）可互稱為「前重複同源基因」（outparalogs），可簡稱為「前重複」（outparalogs）；若於物種形成后某個直系同源基因（an ortholog）才發生基因複製（gene duplication），則互稱為「后重複」（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.

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