Uitwisseling van genetisch materiaal tussen partner-chromosomen gedurende meiose I bij de vorming van geslachtscellen door diploïde eukaryotische organismen
Tijdens de profase van meiose I richten de partner-chromosomen (elk tot twee zusterchromatiden verdubbeld) zich in de lengte langs elkaar en worden met gespecialiseerde eiwitten aan elkaar vastgemaakt in een “synaps”. Dan komen enzymen in actie die het DNA dubbelstrengs knippen. Rond de knip wordt één van de strengen deels verwijderd; de niet verwijderde uiteinden ranken naar het partner-chromosoom, verdringen daar een niet-complementaire streng en gaan baseparing aan met de complementaire streng. De verdrongen streng doet vervolgens hetzelfde in de partner. Daarna worden de ontbrekende delen weer aangevuld met de nieuwe streng als template.
Dit proces staat bekend als “crossing-over”. Het is onder de microscoop zichtbaar als een chiasma (kruispunt). De crossing-overs zijn niet lukraak verdeeld over het chromosoom. Er zijn zogenaamde “hot spots”, terwijl andere delen als haplotype intact blijven.
Het resultaat van crossing-over is recombinatie: in elk van de chromosomen ontstaat een nieuwe aaneenschakeling van allelen en de nakomelingen krijgen een nieuwe combinatie van ouderlijke kenmerken. Bij ongelijke crossing-over (ook genoemd ectopische recombinatie) zijn de chromosomen niet precies uitgelijnd en kan een allel naast zijn partner op het andere chromosoom terecht komen. Dit is een belangrijk mechanisme voor genduplicatie.
Crossing-over is kenmerkend voor diploïde organismen met geslachtelijke voortplanting, zoals gebruikelijk bij Eukaryota. Toch blijken de specialistische crossing-over-eiwitten wel degelijk een voorloper te hebben in de Prokaryota. Recombinases zijn gevonden in diverse bacteriën en spelen daar een rol bij het DNA-herstel. Mogelijk zijn genen zoals recA via endosymbiose in de Eukaryota terecht gekomen en vervolgens gecoöpteerd voor een andere functie: recombinatie.
