旁系同源基因（paralogous gene）又譯為“橫向同源基因”、“并系同源基因”或“平行進化同源基因”，是指由于基因復制而產生的同源基因，例如人γ一珠蛋白基因和β一珠蛋白基因。基因復制后，進化選擇壓力變小，其中一條基因丟失或發生沉默，都能促使旁系同源基因分化，產生新特性或新功能的原因。然而，雖然某些旁系同源基因轉錄區序列相似度不高，但它們的操縱子卻仍然具有較高的保守度。值得注意的是，旁系同源基因并不局限于同一物種內，不同物種中由于始祖基因的復制而分化的基因也稱旁系同源基因，如鼠α一珠蛋白和雞β一珠蛋白基因。隨著時間的推移，它們在序列組成和功能上可能會變得不同。