ישנם מינים של אאוקריוטים המסוגלים לרבייה מינית, רבייה א-מינית או רבייה משני הסוגים.

ברבייה א-מינית תא הורה יוצר צאצאים על ידי חלוקה לשניים באמצעות מיטוזה. לכן קיימת זהות גנטית בין תאי הבת ובין כל אחד מהם לתא המקורי.
לעומת זאת ביצורים המתרבים ברבייה מינית תאי הזוויג מתחלקים חלוקות מיוחדות עוד לפני ההפריה. חלוקות אלה מכונות מיוזה. תוצרי חלוקות המיוזה אינם זהים גנטית אחד לשני ואינם זהים גנטית לתא המקורי לפני החלוקה. חלוקת מיוזה יכולה להסתכם בארבעה תאים – כמו למשל בתאי זוויג בזכר באדם. חלוקת מיוזה יכולה להסתכם בתא אחד – כמו למשל בתאי זוויג בנקבה באדם.

אחד ההבדלים המהותיים בין תאי תוצרי חלוקת המיוזה ובינם לבין התא המקורי הוא מספר הכרומוזומים שהם מכילים והרכבם. בגרעיני התאים תוצרי המיוזה יש פחות כרומוזומים מאשר בתא המקורי ולכן מכונה חלוקת המיוזה – חלוקת הפתחה.
אם נשתמש במונחים ביולוגיים ננסח זאת כך:

ברבייה מינית גרעיני הגמטות ההפלואידיות מתלכדים בהפריה. בהתלכדותם נוצרת זיגוטה דיפלואידית שמספר הכרומוזומים בה הוא 2n. היעזרו גם בספרה של יהודית עתידיה גנטיקה בהוצאת האוניברסיטה העברית, עמ' 44 והבהירו לעצמכם את המושגים: הפלואיד, דיפלואיד, גמטה, זיגוטה.

במהלך המיוזה הראשונה הכרומוזומים ההומולוגיים שמקורם מהאימא ומהאבא, מתקרבים אחד אל השני ונצמדים. כל כרומוזום מכיל שתי כרומטידות אחיות (לאחר הכפלת ה-DNA), ולכן מבעד למיקרוסקופ נראה הדבר כמבנה של ארבעה סיבים. כל כרומוזום הומולוגי (שתי כרומטידות) נמשך ע"י סיבי הכישור לשני קטבים מנוגדים. אבל מנקודת מבט של כרומוזום כל אחד מבין 23 ההומולוגיים יכול להימשך לתא בת אחר. למיון הכרומוזומים הזה ניתן השם "מיון עצמאי" (independent assortment). מכאן שמספר האפשרויות של התארגנות 23 זוגות כרומוזומים בתאי הבת הוא 2²³, שזה בערך 8.4×10⁶ אפשרויות לגמטות שונות באדם אחד. בשל הערבוב של החומר התורשתי בגמטות, נוצר גיוון נוסף ביצירת הזיגוטה.

1. ציירו תא מיצור רב תאי איקריוטי. גרעין תא זה עומד להתחלק במיוזה. ציירו את גרעיני התאים שיתקבלו לאחר חלוקת המיוזה השניה, לולא התבצעו אירועי שחלוף. (אירועי היפרדות הכרומוזומים לבדם מאפשרים קבלת מגוון צירופים שלהם בגמטות השונות). מהי מסקנתכם לגבי מערכת הכרומוזומים בכל ארבעת התאים שהתקבלו במיוזה שכזו?
   אילו גמטות אלה היו אימהיות ובאותו אופן היו נוצרות גמטות אבהיות, אילו צאצאים היו נולדים לזוג הורים שכזה? – בחרו באחת האפשרויות.
   לולא התבצעו אירועי השחלוף גם במציאות, מהי היתה מסקנתכם לגבי הדמיון ביניכם לבין כלל האנשים באוכלוסייה, למשל: הוריכם, אחיכם, והאנשים הסובבים אתכם? (רמז: האם היינו דומים יותר האחד לשני?)

שחלוף

לאחר המיוזה הראשונה הכרומוזומים ההומולוגיים (הכפולים) מתקרבים מאוד זה אל זה, קיימת אפשרות לתהליך השחלוף. השחלוף הוא למעשה שבירה של הכרומוזום (סליל כפול של DNA) האימהי והכרומוזום האבהי והחלפת מקטעים בניהם וחיבורם בכרומוזום החדש. תופעה זו, מבטיחה שאדם אחד יוכל לייצר גמטות שונות גנטית כמעט ללא הגבלה, מגדילה עוד יותר את הגיוון בגמטות שאדם אחד יוכל לייצר, וכתוצאה מכך גדל הגיוון בין בני האדם וקטן הדמיון בין איש לרעהו ואף בין אחים שאינם תאומים זהים.

המנגנון של התיישרות הכרומוזומים ההומולוגיים על פני מישור החלוקה עדיין לא הוברר עד תום, אך מיקומם בסמיכות שכזו מאפשר את תהליך השחלוף. מתברר שיציבות כרומוזום אל ההומולוג שלו מתאפשרת הודות למערכת מורכבת של חלבונים המצמידה אותם זה לזה. מערכת זו גם אחראית לבקרה על תהליך השחלוף.

תארו לעצמכם מה יכול לקרות כאשר חלה מוטציה באחד מחלבונים אלה.

במקרה כזה, למשל, יכול להיווצר מצב שבו הכרומוזומים אינם נפרדים זה מזה, ושניהם נודדים יחדיו לקוטב אחד של התא. כתוצאה מכך, גמטה אחת תחסר באחד מהם. במקרה שרק חלק מהכרומוזום נפרד אך אזור מסוים בכרומוזום נשאר מחובר להומולוג שלו, הכרומוזום יכול להישבר. כך נקבל מצב שבגרעין של תא זוויג אחד יהיה כרומוזום ועוד חתיכת כרומוזום, ובגרעין של תא זוויג שני יהיה חלק מהכרומוזום שהצליח להיפרד. ראו את המשימה בסעיף אי-היפרדות.

להזכירכם, באדם 23 זוגות כרומוזומים. בתמונה זו מודגם זוג כרומוזומים הומולוגיים יחיד לצורך המחשה בלבד.

סינפסיס הוא מושג המתאר את השלב שבו כל כרומוזום נמצא מול הכרומוזום ההומולוג לו.

התבוננו באנימציה שלפניכם. הבהירו לעצמכם מה מתחולל בכל אחד מהשלבים בתהליך.
ענו על השאלה: מה בין המיוזה הראשונה לבין תהליך המיטוזה (מבחינת מספר הכרומוזומים, כרומטידות, מספר הפלואידי ומספר דיפלואידי)? (רמז: ענו גם על השאלה: כמה כרומוזומים היו בגרעין התא לפני החלוקה הראשונה של המיוזה לעומת מספרם לפני חלוקת המיטוזה?)

2. נחזור כעת אל התא שבשאלה 1. ענו על אותן השאלות, כאשר הפעם מתבצעים ביצור אירועי שחלוף (כידוע אירועי שחלוף מתבצעים בין כרומוזומים הומולוגיים).
   כמה אפשרויות ליצירת גמטות מתקבלות כאשר המספר הדיפלואידי של אותו יצור הוא 4 ומספר אירועי השחלוף הוא 1?
   נסחו את הקשר בין הגרעין לפני חלוקת המיוזה לבין כל אחד מגרעיני הבת בסיום המיוזה. השתמשו במונחים אלה: מיוזה, הומולוגים, מערכת כרומוזומים, היפרדות, שחלוף, מספר כרומוזומים דיפלואידי, הפלואידי.
   האם גרעיני התאים זהים זה לזה?

בתום החלוקה הראשונה בכל אחד משני תאי הבת יש נציג אחד של אחד מהכרומוזומים ההומולוגיים (כל נציג מורכב משתי כרומטידות).