Ortologia on kahden tai useamman lajin ominaisuus, joka on peritty yhteiseltä esi -isältä. Sitä voidaan verrata evoluutioanalogiaan, joka on samanlainen ominaisuus, joka kehittyi itsenäisesti. Vanhemmilta jälkeläisille siirtyneet geenit voivat pysyä ennallaan, mikä johtaa usein samanlaisten fyysisten piirteiden ilmentymiseen. Jos geenit mutaatuvat monta kertaa, ne voivat kuitenkin tuottaa samanlaisia ulkoisia piirteitä luonnollisen valinnan kautta. Ortologia eri lajeilla viittaa samanlaisiin piirteisiin, joiden geeneillä on perinnöllinen eikä mutatoitunut alkuperä.
Eri lajeilla on erilaisia ominaisuuksia, mutta jotkut näistä ominaisuuksista voivat olla hyvin samanlaisia. Esimerkiksi monilla eläimillä on viisi sormea kädet, vaikka nämä sormet voivat vaihdella merkittävästi kooltaan tai muodoltaan. Ortologia koskee geenien alkuperää, jotka ovat vastuussa fyysisistä ominaisuuksista, kuten sormista. Nämä geenit voivat kehittyä kahdella eri tavalla – joko itsenäisesti mutaation tai perinnöllisen ortologian kautta.
Luonto on täynnä esimerkkejä ominaisuuksista, jotka ovat kehittyneet itsenäisesti. Esimerkiksi sekä hailla että delfiineillä on virtaviivainen runko, jonka selässä on pystysuora evä. Haiden ja delfiinien sisäinen anatomia on kuitenkin hyvin erilainen; itse asiassa ne ovat evoluutiostaan melko kaukana. Heidän lähin yhteinen esi -isänsä asui pitkään menneisyydessä. Perinnöllisyyden sijasta geenit, jotka ovat vastuussa monista samankaltaisista piirteistä, kehittyivät itsenäisesti samankaltaisen ympäristönsä vuoksi.
Läheiset sukulaiset puolestaan perivät monia samoja piirteitä yhteiseltä esi-isältä. Kun näin tapahtuu, deoksiribonukleiinihappomolekyylin (DNA) mallit siirtyvät koskemattomina jälkeläisille monien sukupolvien ajan. Ilman geenejä muuttavia mutaatioita jälkeläiset perivät ne ja johtavat usein samoihin ulkoisiin piirteisiin kuin esi -organismit. Jos perinnöllisyys on tietyn geenin syy, sen sanotaan olevan ortologinen.
Kun ortologia tapahtuu, kyseisellä geenillä voi olla tai ei ole sama tehtävä isännän elämässä ja lisääntymisessä. Monissa tapauksissa geeni suorittaa saman roolin. Esimerkiksi kädellisten sormilla on tyypillisesti samanlaiset tehtävät – kerätä ruokaa, liikkua puiden läpi ja taistella vihollisia vastaan. Ortologiset geenit kuitenkin toisinaan suorittavat erilaisia rooleja. Ihmisillä on viisi varpaita, mutta he eivät voi tarttua oksiin kuten gorillan varpaat.
Ortologian tunnistaminen on kriittistä, kun verrataan geenitoimintoja organismien välillä. Se on hyödyllinen myös elämän luokittelussa maan päällä, jota kutsutaan taksonomiaksi. Tiettyjen geenien alkuperän tunteminen voi auttaa tutkijoita ymmärtämään, miksi jotkut eläimet, kuten hait ja delfiinit, näyttävät samanlaisilta, mutta käyttäytyvät hyvin eri tavalla.