El entrecruzamiento consiste en el intercambio recíproco de segmentos de ADN, y por tanto de genes, entre cromátidas no hermanas de cromosomas homólogos. Los homólogos se aparean íntimamente formando bivalentes o tétradas, se ponen en contacto en unos puntos llamados quiasmas, y allí se rompen y se reúnen intercambiando fragmentos equivalentes. El resultado es que cada cromátida recombinada lleva una mezcla de alelos de origen paterno y materno que antes no existía.
Ocurre durante la profase I de la meiosis, concretamente en la subfase de paquiteno, después de que en el zigoteno se haya completado el apareamiento de los homólogos por el complejo sinaptonémico.
La repercusión del entrecruzamiento es que aumenta la variabilidad genética de la descendencia: al recombinar los alelos de los cromosomas paterno y materno, genera gametos con combinaciones génicas nuevas, distintas de las de ambos progenitores. Sobre esa variabilidad actúa la selección natural, así que el entrecruzamiento es uno de los motores de la evolución. Tiene además una consecuencia práctica: la frecuencia de recombinación entre dos genes es proporcional a la distancia que los separa, lo que permite construir mapas génicos.
La meiosis es importante en la reproducción sexual porque es el proceso que forma los gametos reduciendo a la mitad la dotación cromosómica. Las células hijas resultantes son haploides (
), de modo que al unirse dos gametos en la fecundación el cigoto recupera la dotación diploide (
) propia de la especie. Gracias a ello el número de cromosomas se mantiene constante generación tras generación; si los gametos fueran diploides, la dotación se duplicaría en cada generación. A esto se añade que la meiosis, por el entrecruzamiento y por la segregación al azar de los homólogos, hace que cada gameto sea genéticamente único.
La diferencia está en qué unidad se alinea en el plano ecuatorial y en cómo se une al huso.
En la metafase de la mitosis, desaparecida la envoltura nuclear, los cromosomas se disponen individualmente en la placa ecuatorial, y cada uno queda unido por el centrómero a fibras del huso que proceden de los dos polos, una por cada cromátida.
En la metafase I de la meiosis lo que se alinea en el plano ecuatorial son los bivalentes, es decir, las parejas de cromosomas homólogos apareados, no los cromosomas sueltos. Cada cromosoma del bivalente se une a fibras que vienen de un solo polo, de manera que un homólogo mira a un polo y el otro al opuesto. La orientación de cada bivalente es además independiente de la de los demás, y de ahí procede la segregación al azar de los caracteres.
En la anafase de la mitosis el centrómero se divide y lo que se separa son las cromátidas hermanas de cada cromosoma, que migran hacia polos opuestos convertidas en cromosomas hijos independientes. Como cada polo recibe un juego completo, no hay reducción del número de cromosomas y las células hijas son idénticas a la madre.
En la anafase I de la meiosis el centrómero no se divide: las dos cromátidas de cada cromosoma permanecen unidas y se desplazan juntas, comportándose como una sola unidad. Lo que se separa son los cromosomas homólogos completos, uno de cada pareja hacia cada polo. Por eso cada polo recibe solo la mitad de los cromosomas y la división es reduccional; además, las cromátidas que migran ya no son idénticas entre sí, porque el entrecruzamiento las ha recombinado.
En resumen, en la mitosis migran cromátidas y en la meiosis I migran cromosomas homólogos enteros.