V biologii se říká, že dvě nebo více struktur jsou homologní, jsou-li si podobné kvůli společnému původu. To by mohl být evoluční původ, což znamená, že struktury se vyvinuly z nějaké struktury ve společném předkovi (křídla netopýrů a paže lidí jsou v tomto smyslu homologní), nebo vývojový původ, což znamená, že struktury vznikly ze stejné tkáně v embryonálním vývoji (vaječníky samic lidí a varlata samců lidí jsou v tomto smyslu homologní).
Homologie musí být odlišena od analogie; například, křídla hmyzu, křídla netopýrů a křídla ptáků jsou analogické, ale ne homologní, tento jev je známý jako homoplazie. Tyto podobné struktury se vyvíjely různými vývojovými cestami, v procesu známém jako konvergentní evoluce.
Homologie sekvencí v genetice
V genetice se homologie používá ve vztahu k proteinovým nebo DNA sekvencím, což znamená, že dané sekvence mají společného předka jako v homologických genech. Sekvenční homologie může také indikovat společnou funkci. Otázka, zda jsou dvě sekvence homologické, je otázkou ano-ne – neexistuje žádná podmínka jako „stupně homologie“. Sekvenční oblasti, které jsou homologické, mohou být také nazývány konzervovanými.
Homologie mezi proteiny a DNA se často uzavírá na základě sekvenční podobnosti, zejména v bioinformatice. Například obecně platí, že pokud mají dva geny téměř identickou sekvenci DNA, je pravděpodobné, že jsou homologní. Může se však stát, že sekvenční podobnost nevznikla z toho, že sdílejí společného předka; krátké sekvence mohou být podobné náhodou, nebo sekvence mohou být podobné, protože oba byly vybrány tak, aby se vázaly na určitý protein, například transkripční faktor. Takové sekvence jsou podobné, ale nejsou homologní.
Fráze „procentuální homologie“, jak ji někdy používají lidé mimo obory evoluční biologie nebo bioinformatiky, je nesprávná. Fráze „procentuální identita“ nebo „procentuální podobnost“ by měly být použity ke kvantifikaci podobnosti mezi sekvencemi biomolekul. U dvou přirozeně se vyskytujících sekvencí je procentuální identita faktickým měřením, zatímco homologie je hypotéza podložená důkazy. Lze však odkázat na částečnou homologii, kde zlomek porovnávaných sekvencí (u nichž se předpokládá) sdílí sestup, zatímco zbytek nikoli.
Mnoho algoritmů existuje pro shlukování proteinových sekvencí do sekvenčních rodin, což jsou sady vzájemně homologních sekvencí. (Viz shlukování sekvencí a jejich zarovnání.)
Orthology budou mít typicky stejnou nebo podobnou funkci. Ne vždy to platí pro paralogy: kvůli nedostatku původního selektivního tlaku na jednu kopii duplikovaného genu může tato kopie volně mutovat a získávat nové funkce.
Geny kódující myoglobin a hemoglobin jsou považovány za prastaré paralogy. Podobně čtyři známé třídy hemoglobinů (hemoglobin A, hemoglobin A2, hemoglobin S a hemoglobin F) jsou navzájem paralogy. I když každý z těchto genů slouží stejné základní funkci transportu kyslíku, jejich funkce se již mírně lišila: fetální hemoglobin (hemoglobin F) má vyšší afinitu ke kyslíku než dospělý hemoglobin.
Další příklad lze nalézt u hlodavců, jako jsou krysy a myši. Hlodavci mají dvojici paralogních inzulinových genů, i když není jasné, zda došlo k nějaké odlišnosti ve funkci.
Homologní chromozomové páry
Homologický pár chromozomů v diploidní buňce je shodný pár chromozomů, jeden odvozený od každého rodiče organismu. S výjimkou pohlavních chromozomů mají chromozomy každého homologického páru významnou sekvenční podobnost v celé své délce, a tudíž typicky obsahují stejnou sekvenci genů. Pohlavní chromozomy mají kratší oblast sekvenční podobnosti. Na základě sekvenční podobnosti a našich znalostí biologie můžeme předpokládat, že chromozomy jsou paralogní.