Em 1866, Gregor Mendel publicou os resultados das suas experiências de reprodução de plantas de ervilha, fornecendo evidências de padrões previsíveis na hereditariedade de características físicas. O significado das suas descobertas não foi imediatamente reconhecido. Na verdade, a existência de genes era desconhecida na época. Mendel referiu-se às unidades hereditárias como “fatores”.

Os mecanismos subjacentes às observações de Mendel—a base das suas leis de segregação e segregação independente—permaneceram evasivos. No final da década de 1800, os avanços nas técnicas de microscopia e coloração permitiram que os cientistas visualizassem mitose e meiose pela primeira vez.

No início dos anos 1900, Theodor Boveri, Walter Sutton, e outros propuseram independentemente que os cromossomas poderiam estar por trás das leis de Mendel—a teoria cromossómica da hereditariedade. Estudando ouriços do mar e gafanhotos, respectivamente, Boveri e Sutton observaram semelhanças marcantes entre os cromossomas durante a meiose e os fatores de Mendel.

Como os fatores de Mendel, os cromossomas existem em pares. Como na lei de segregação de Mendel, esses pares separam-se durante a meiose de tal forma que cada gâmeta (por exemplo, célula de esperma ou óvulo) recebe um cromossoma de cada par. Os pares de cromossomas são segregados independentemente um do outro, correspondendo à lei de segregação independente de Mendel.

A primeira evidência concreta para a teoria cromossómica da hereditariedade veio de um dos seus críticos, Thomas Hunt Morgan. Morgan descobriu que uma mutação que afeta a cor dos olhos das moscas da fruta era herdada de forma diferente por moscas machos e fêmeas, e demonstrou que essa característica era determinada pelo cromossoma X.

Agora sabemos que os fatores de Mendel são segmentos de DNA—chamados genes—em locais cromossómicos específicos. A segregação independente de genes em diferentes cromossomas é uma consequência do arranjo aleatório de cromossomas na linha média de uma célula durante a metafase I, que determina quais genes se segregam nas mesmas células filhas. Cada par homólogo de cromossomas migra independentemente dos outros. A lei da segregação corresponde ao movimento dos cromossomas durante a anafase I que garante, em condições normais, que cada gâmeta recebe apenas uma cópia de cada cromossoma distribuído aleatoriamente.