Negli eucarioti il materiale genetico è suddiviso in più cromosomi il cui numero è caratteristico di ogni specie. E’ vero che nell'uomo ci sono 46 cromosomi, composti da 22 coppie di cromosomi somatici (detti anche autosomi) e da 1 coppia di cromosomi sessuali.  Questi ultimi sono i cromosomi che determinano il sesso. Nella donna i cromosomi sessuali sono uguali e sono i cromosomi X (XX), nell’uomo invece uno è il cromosoma X e l’altro è il cromosoma Y (XY).

Tutte le cellule del corpo (dette appunto somatiche) contengono un corredo cromosomico diploide (2n), cioè hanno un numero di cromosomi caratteristico della specie, nell’uomo contengono appunto 46 cromosomi. Invece i gameti, che sono le cellule adibite alla riproduzione sessuale (ovvero la cellula sessuale maschile, lo spermatozoo, e la cellula sessuale femminile, l’ovulo) sono aploidi (n), cioè contengono la metà del numero di cromosomi tipico della specie: nell’uomo contengono quindi 23 cromosomi. Il dimezzamento del corredo cromosomico nei gameti avviene grazie a una particolare divisione cellulare, la meiosi.

Durante la meiosi il corredo diploide delle cellule progenitrici dei gameti (spermatociti e oociti, entrambi detti anche gametociti) non viene diviso nettamente a metà (cioè i cromosomi materni in un gamete e i cromosomi paterni nell’altro), bensì avviene una sorta di rimescolamento. Inoltre durante una particolare fase della meiosi detta crossing-over, i due cromosomi omologhi (cioè quello materno e quello paterno nella stessa coppia) si incrociano in uno o più punti e quando poi si separano per la divisione del gametocita nei due gameti aploidi possono essere misti, cioè contenere parte del cromosoma materno e parte di quello paterno. E’ come se i cromosomi “si spezzassero” nei punti d’incrocio (detti chiasmi) e, dopo la divisione, i pezzi di un cromosoma si riattaccassero ai pezzi mancanti dell’altro cromosoma. Il numero di questi incroci è variabile e dopo il crossing-over i cromosomi risultano composti da un mosaico di pezzi di diversa origine.

Inoltre  i singoli pezzi di cromosoma, nel ricomporsi dopo la divisione, non rispettano l’ordine e l’orientamento che avevano all’interno del cromosoma di origine; essi possono riassemblarsi con ordine diverso o invertendo il proprio orientamento. Quindi alla fine ogni nuovo cromosoma contenuto nei gameti può essere costituito da un miscuglio di geni materni e paterni, disposti con ordine diverso da quello iniziale: questo meccanismo è in grado di produrre ricombinazione genica causando quindi la comparsa, nella progenie, di combinazioni di geni che non erano presenti in nessuno dei due genitori. Ed è proprio qui il vantaggio della meiosi nei confronti della variabilità della specie: l’espressione di un gene, cioè la sua capacità di influire sui caratteri visibili di un adulto (il fenotipo), può dipendere dalla vicinanza di un gene con altri geni. Se la meiosi, attraverso il meccanismo del crossing-over, altera questi rapporti di contiguità, viene alterata anche la capacità dei geni di esprimersi o meno, di essere modulati e quindi di determinare un certo fenotipo. Ciò aumenta la probabilità di produrre individui con caratteri diversi, cioè aumenta la variabilità della specie.

Ne deriva che i gameti prodotti durante la meiosi non sono mai geneticamente identici fra loro e quando avviene la fecondazione (cioè l’incontro e la fusione tra ovulo e spermatozoo) si forma uno zigote (cellula diploide, cioè con 46 cromosomi), la prima cellula del nuovo individuo, che presenta un’ampia variabilità genetica anche rispetto ai genitori. Gli individui nati da riproduzione sessuale differiscono fra loro in varia misura e questo è alla base delle differenze, osservabili e non, che si riscontrano tra fratelli e/o sorelle.