Ortologi adalah sifat dalam dua atau lebih spesies yang diwarisi dari nenek moyang yang sama. Ini dapat dikontraskan dengan analogi evolusioner, yang merupakan sifat serupa yang berevolusi secara independen. Gen yang diturunkan dari orang tua ke keturunannya dapat tetap utuh, yang sering kali menghasilkan manifestasi ciri-ciri fisik yang serupa. Namun, jika gen bermutasi berkali-kali, mereka dapat menghasilkan sifat luar yang serupa melalui seleksi alam. Ortologi dalam spesies yang berbeda mengacu pada sifat-sifat serupa yang gennya memiliki asal-usul yang diturunkan, bukan bermutasi.
Spesies yang berbeda menunjukkan karakteristik yang berbeda, tetapi beberapa sifat ini mungkin sangat mirip. Misalnya, banyak hewan memiliki tangan dengan lima jari, meskipun ukuran atau bentuk jari-jari ini sangat bervariasi. Ortologi menyangkut asal usul gen yang bertanggung jawab atas ciri-ciri fisik seperti jari. Gen-gen ini dapat berevolusi dalam dua cara yang berbeda—baik secara mandiri melalui mutasi atau secara turun temurun melalui ortologi.
Alam penuh dengan contoh-contoh sifat yang berevolusi secara mandiri. Misalnya, baik hiu maupun lumba-lumba memiliki tubuh yang ramping dengan sirip vertikal di punggungnya. Anatomi internal hiu dan lumba-lumba, bagaimanapun, sangat berbeda; pada kenyataannya, mereka cukup jauh secara evolusioner. Nenek moyang terdekat mereka hidup lama di masa lalu. Alih-alih diwariskan, gen yang bertanggung jawab atas banyak sifat serupa mereka berevolusi secara independen karena lingkungan mereka yang serupa.
Spesies yang berkerabat dekat, di sisi lain, mewarisi banyak sifat yang sama dari nenek moyang yang sama. Ketika ini terjadi, pola dalam molekul asam deoksiribonukleat (DNA) ditransmisikan secara utuh ke keturunannya selama beberapa generasi. Tanpa mutasi apa pun untuk mengubah gen, mereka akan diwarisi oleh keturunan dan sering kali akan menghasilkan sifat luar yang sama seperti pada organisme nenek moyang. Jika keturunan adalah penyebab dari gen tertentu, dikatakan ortologis.
Ketika ortologi terjadi, gen yang bersangkutan mungkin atau mungkin tidak memiliki fungsi yang sama dalam kehidupan dan reproduksi inangnya. Dalam banyak kasus, gen akan melakukan peran yang sama. Jari-jari pada primata, misalnya, biasanya memiliki fungsi yang sama—mengumpulkan makanan, bergerak melalui pepohonan, dan melawan musuh. Gen orthologous kadang-kadang akan melakukan peran yang berbeda. Manusia memiliki lima jari, tetapi mereka tidak dapat memegang cabang seperti jari-jari kaki gorila.
Mengidentifikasi ortologi sangat penting dalam membandingkan fungsi gen antara organisme. Ini juga berguna dalam klasifikasi kehidupan di Bumi, yang disebut taksonomi. Mengetahui asal usul gen tertentu dapat membantu para ilmuwan memahami mengapa beberapa hewan, seperti hiu dan lumba-lumba, terlihat mirip tetapi berperilaku sangat berbeda.