Половая клетка, подобно другим клеткам организма, состоит из ядра, цитоплазмы и оболочки. Соотношение цитоплазмы в яйцеклетке и сперматозоиде неодинаково. И если предположить, что передача наследственной информации идет через цитоплазму, то следовало бы ожидать преобладание у потомства материнских признаков, поскольку цитоплазмы в яйцеклетке намного больше. Однако, как показывают научные наблюдения, наследование родительских признаков происходит как от матери, так и от отца в равной пропорции. Такое условие возможно, если передача будет идти за счет ядер половых клеток, которые во многом сходны и по величине и по форме.
Понимание процесса передачи наследственной информации оказалось возможным только после того, как стали известны особенности деления клеток. Лейпцигский продавец книг, любитель-натуралист Вильгельм Гофмейстер в 1848 году открыл механизм деления клетки. Он зарисовал отдельные стадии этого деления под микроскопом. А через 35 лет после этого его соотечественник эмбриолог Вильгельм Ру показал, что открытый Гофмейстером механизм является универсальным для живого и растительного мира.
В упрощенной форме указанный процесс сводится к следующему. В результате деления одной материнской клетки образуются две дочерние, в которых содержится одинаковое количество цитоплазмы и ядерного вещества. Однако если цитоплазма делится пополам, то деление ядра протекает более сложно, с чередованием определенных фаз. Первоначально ядро выглядит однородным, но при делении в нем становятся видимыми тонкие нитевидные парные образования, которые из-за своей способности хорошо окрашиваться особым красителем были названы хромосомами (от греческих слов «хромос» — цвет, «сома» — тело). Затем эти хромосомы выстраиваются в два ряда друг против друга и через некоторое время быстро расходятся к полюсам клетки. В результате такого расхождения в клетке образуются два одинаковых набора хромосом.