Negli organismi che si riproducono per via asessuata, se non si verifica una mutazione, ogni nuovo individuo è geneticamente identico a chi l’ha generato. Invece, negli organismi che si riproducono per via sessuata, la progenie è sempre diversa dai genitori.

Ciò avviene non soltanto perché durante la fecondazione si ha la fusione del materiale genetico proveniente da due gameti diversi, ma anche perché durante la meiosi si verificano l’assortimento indipendente dei cromosomi e il crossing-over. La ricombinazione genetica che si accompagna alla riproduzione sessuata prende il nome di ricombinazione sessuale.

Il meccanismo della ricombinazione sessuale genera una varietà enorme di combinazioni genotipiche, accrescendo enormemente il potenziale evolutivo delle popolazioni. La comparsa della meiosi e della ricombinazione sessuale è stato un evento cruciale nella storia della vita; resta però enigmatico il modo in cui la riproduzione sessuata possa essersi affermata. Essa, infatti, risulta vantaggiosa a lungo termine, ma a breve termine procura almeno uno svantaggio certo: dimezza il tasso riproduttivo medio.

Per apprezzare il significato di questo svantaggio, prendiamo due femmine che producono lo stesso numero di figli: per esempio due. La prima femmina lo fa per via asessuata e la seconda per via sessuata. Dato che la seconda femmina deve produrre il 50% di maschi, alla generazione successiva ci saranno due femmine prodotte per via asessuata, che genereranno altre due figlie ciascuna, mentre si riprodurrà una sola femmina generata per via sessuata. Il problema evolutivo è capire quali vantaggi della riproduzione sessuata possono superare gli svantaggi a breve termine.

Per spiegare l’esistenza della riproduzione sessuata sono state formulate più ipotesi, che non si escludono fra loro. Una è che la ricombinazione sessuale faciliti la riparazione del DNA danneggiato, perché gli errori come le rotture del DNA avvenuti su un cromosoma possono essere riparati ricopiando la sequenza intatta dal cromosoma omologo.

Un’altra spiegazione è che la grande varietà di ricombinazioni genetiche prodotte a ogni generazione dalla ricombinazione sessuale può essere particolarmente preziosa nella difesa contro patogeni e parassiti. In genere questi organismi hanno un ciclo vitale molto più breve di quello dell’ospite, e quindi sono potenzialmente in grado di evolvere in fretta degli adattamenti per contrastarne le difese. La ricombinazione dà all’ospite una possibilità di vittoria.

Senza influire sulle frequenze alleliche, la ricombinazione sessuale genera nuove combinazioni di alleli su cui opera la selezione naturale, aumentando la variabilità dei caratteri influenzati da molti loci genici e creando nuovi genotipi.