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同源序列，是指从某一共同祖先经趋异进化而形成的在同一物种不同个体间或不同物种间相同或相似的DNA序列。

同源序列可分为两种：直系同源和旁系同源。直系同源的序列因物种形成而被区分开：若一个基因原先存在于某个物种，而该物种分化为两个物种，则新物种中的基因是直系同源的；旁系同源的序列因基因繁殖而被区分开：若生物体中的某个基因被复制，则两个副本序列就是旁系同源的。直系同源的一对序列称为直系同源体，旁系同源的一对序列称为旁系同源体。