Une orthologie est un trait de deux espèces ou plus hérité d’un ancêtre commun. Cela peut être mis en contraste avec une analogie évolutive, qui est un trait similaire qui a évolué indépendamment. Les gènes transmis des parents à la progéniture peuvent rester intacts, ce qui entraîne souvent la manifestation de traits physiques similaires. Cependant, si les gènes mutent plusieurs fois, ils peuvent finir par produire des traits extérieurs similaires par sélection naturelle. L’orthologie dans différentes espèces fait référence à des traits similaires dont les gènes ont une origine héritée plutôt que mutée.
Différentes espèces présentent des caractéristiques différentes, mais certains de ces traits peuvent être très similaires. Par exemple, de nombreux animaux ont des mains avec cinq doigts, bien que ces doigts puissent varier considérablement en taille ou en forme. L’orthologie concerne l’origine des gènes responsables de traits physiques tels que les doigts. Ces gènes peuvent évoluer de deux manières différentes, soit de manière indépendante par mutation, soit de manière héréditaire par orthologie.
La nature regorge d’exemples de traits qui ont évolué indépendamment. Par exemple, les requins et les dauphins ont des corps profilés avec une nageoire verticale sur le dos. L’anatomie interne des requins et des dauphins, cependant, est très différente ; en fait, ils sont assez éloignés évolutivement. Leur ancêtre commun le plus proche a vécu longtemps dans le passé. Plutôt que d’être hérités, les gènes responsables de bon nombre de leurs traits similaires ont évolué indépendamment en raison de leur environnement similaire.
Les espèces étroitement apparentées, d’autre part, héritent de nombreux traits identiques d’un ancêtre commun. Lorsque cela se produit, les motifs d’une molécule d’acide désoxyribonucléique (ADN) sont transmis intacts à la descendance de plusieurs générations. Sans aucune mutation pour altérer les gènes, ils seront hérités par la progéniture et auront souvent les mêmes traits extérieurs que dans les organismes ancêtres. Si l’hérédité est la cause d’un gène particulier, on dit qu’il est orthologue.
Lorsqu’une orthologie se produit, le gène en question peut avoir ou non la même fonction dans la vie et la reproduction de son hôte. Dans de nombreux cas, le gène jouera le même rôle. Les doigts des primates, par exemple, ont généralement des fonctions similaires : récolter de la nourriture, se déplacer dans les arbres et combattre les ennemis. Cependant, les gènes orthologues joueront parfois des rôles différents. Les humains ont cinq orteils, mais ils ne peuvent pas saisir les branches comme les orteils d’un gorille.
L’identification de l’orthologie est essentielle pour comparer la fonction des gènes entre les organismes. Il est également utile dans la classification de la vie sur Terre, appelée taxonomie. Connaître les origines de gènes particuliers peut aider les scientifiques à comprendre pourquoi certains animaux, comme les requins et les dauphins, se ressemblent mais se comportent très différemment.