In 1866 publiceerde Gregor Mendel de resultaten van zijn experimenten met het kweken van erwtenplanten, waarmee hij bewijs leverde voor voorspelbare patronen in de overerving van fysieke kenmerken. De betekenis van zijn bevindingen werd niet onmiddellijk erkend. Het bestaan van genen was destijds onbekend. Mendel noemde erfelijke eenheden 'factoren'.
De mechanismen die ten grondslag liggen aan Mendels observaties – de basis van zijn segregatie- en onafhankelijkheidswetten – bleven ongrijpbaar. Aan het einde van de 19e eeuw konden wetenschappers, dankzij de vooruitgang in microscopie en kleuringstechnieken, mitose en meiose visualiseren.
In het begin van de 20e eeuw stelden Theodor Boveri, Walter Sutton en anderen onafhankelijk van elkaar voor dat chromosomen ten grondslag kunnen liggen aan de wetten van Mendel – de chromosomale theorie van overerving. Bij onderzoek naar respectievelijk zee-egels en sprinkhanen, merkten Boveri en Sutton opvallende overeenkomsten op tussen chromosomen tijdens de meiose en de factoren van Mendel.
Net als de factoren van Mendel komen chromosomen in paren voor. Deze paren, die doen denken aan de segregatiewet van Mendel, worden tijdens de meiose gescheiden, zodat elke gameet (bijv. Sperma of ei) van elk paar één chromosoom ontvangt. Chromosoomparen worden onafhankelijk van elkaar gescheiden, wat overeenkomt met de onafhankelijkheidswet van Mendel.
Het eerste concrete bewijs voor de chromosomale theorie van overerving kwam van een van haar critici, Thomas Hunt Morgan. Morgan ontdekte dat een mutatie die de oogkleur van fruitvliegjes beïnvloedt, anders werd geërfd door mannelijke en vrouwelijke vliegen, en toonde aan dat deze eigenschap werd bepaald door het X-chromosoom.
We weten nu dat de factoren van Mendel DNA-segmenten zijn die genen worden genoemd en zich op specifieke chromosomale locaties bevinden. De onafhankelijkheid van genen op verschillende chromosomen is een gevolg van de willekeurige rangschikking van chromosomen in de middellijn van een cel tijdens metafase I, die bepaalt welke genen in dezelfde dochtercellen terechtkomen. Elk homoloog chromosomenpaar migreert onafhankelijk van de andere. De segregatiewet komt overeen met de beweging van chromosomen tijdens anafase I, wat ervoor zorgt dat onder normale omstandigheden elke gameet slechts één kopie van elk willekeurig verdeeld chromosoom ontvangt.
