Основным процессом, обеспечивающим хромосомную наследственность, является редупликация хромосом.
Воспроизведение их и построение дочерних хромосом «по образу и подобию» родительских устанавливается как из цитологических данных о делении клетки и сохранении ее элементов, так и генетических — сохранение генного состава хромосом в ряду клеточных циклов и при смене поколений. Ген как составная часть хромосомы также должен обладать свойством редупликации.
Большинство исследователей полагает, что удвоение хромосом происходит в интерфазном состоянии ядра на уровне элементарных хромосомных нитей. Бесспорно, что воспроизведение хромосом должно иметь место на молекулярном уровне, так как репродукция их является сложным биохимическим и биофизическим процессом. Изучая профазу мейоза, цитологи наблюдали в диплотенной стадии картины взаимного обвивания хромосом, образования ими Х-образных фигур, названных позднее хиазмами. В 1909 г. Ф. Янсенс высказал предположение, что хиазмы связаны с обменом сегментами хромосом.
Объединение цитологического и генетического методов позволило выяснить некоторые стороны механизма перекреста хромосом. Исследования перекреста меченых хромосом в опытах К. Штерна, Г. Крейтон и Б. Мак-Клинток, а также совпадение цитологических и генетических карт хромосом, обнаруженное в опытах Ф. Г. Добржанского, позволили окончательно убедиться в том, что материальные процессы, приводящие к рекомбинации генов, связаны с обменом участками между гомологичными хромосомами.
Генетическая рекомбинация при половом размножении приводит к новому сочетанию признаков у потомков, по которым различались родители (мейотическая рекомбинация). Однако генетическая рекомбинация может осуществляться и при вегетативном размножении, т. е. в пределах одной особи (соматическая рекомбинация).
При мейотической рекомбинации обмен участками между гомологичными хромосомами может быть реципрокным, т. е. взаимным и тождественным, и нереципрокным, т. е. невзаимным. и нетождественным. Реципрокная рекомбинация может быть как межхромосомной, так и внутрихромосомной.
В случае нереципрокной рекомбинации информация переносится только от донора к реципиенту. Такой обмен информацией имеет место у микроорганизмов. У бактерий и фагов она осуществляется путем трансформации и трансдукции.