Zwei Gene (oder Proteine) sind zueinander homolog, wenn sie von einem gemeinsamen Vorläufer abstammen.
Stimmen zwei Gene in der Nukleotidsequenz in mehr als 30 % ihrer Nukleotide in der Abfolge überein, so gilt eine andere Ursache als die gemeinsame Abstammung als unwahrscheinlich; man betrachtet diese beiden Gene daher als homolog. Ähnliches gilt für die Aminosäuresequenz der aus den Genen produzierten Proteine, wobei die Homologie bei einer Sequenzübereinstimmung von über 10 % angenommen wird.
Homologie von Genen führt nicht zwangsläufig zu Homologie von Organen, so ist z. B. der Fall nicht auszuschließen, dass homologe Gene und damit auch homologe Proteine in zwei völlig verschiedenen, nicht-homologen Geweben gefunden werden.[1]
Homologe Chromosomen enthalten in der gleichen Reihenfolge der Genorte die gleichen Gene, doch können diese als verschiedene Allele vorliegen. Damit können sich in einer diploiden Zelle die Chromosomen väterlicher bzw. mütterlicher Herkunft unterscheiden.
Dieser Homologiebegriff ist zu unterscheiden von der Homologie verschiedener Organe, die in der Phylogenetik und Evolutionstheorie betrachtet wird.