A diferencia de la mitosis, la meiosis apunta a la diversidad genética en su creación de gametos haploide. Las células germinales divisorias comienzan primero este proceso en la fase I, donde cada cromosoma —replicado en la fase S— ahora se compone de dos cromátidos hermanos (copias idénticas) unidos centralmente.
Los pares homólogos de cromosomas hermanos, uno del genoma materno y otro del genoma paterno, comienzan a alinearse entre sí a lo largo, haciendo coincidir las posiciones de ADN correspondientes en un proceso llamado sinapsis.
Con el fin de mantener unidos los homólogos, se forma un complejo proteico —el complejo sinaptonemal—. El complejo sinaptonemal facilita el intercambio de piezas aleatorias de ADN correspondientes entre cromátidos no hermanos, produciendo nuevas combinaciones de alelos a través de la recombinación homólomática.
A medida que el complejo sinaptonemal comienza a disolverse, las estructuras en forma de X mantienen los cromosomas homólogos juntos hasta que se completa la recombinación. Las estructuras, llamadas chiasmatas, marcan las áreas donde se produjo el cruce de información genética.
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