A meiose é um conjunto cuidadosamente coordenado de divisões celulares, cujo objetivo—em humanos—é produzir espermatozóides ou óvulos haplóides, cada um contendo metade do número de cromossomas presentes nas células somáticas de outras partes do corpo. A meiose I é a primeira divisão desse tipo, e envolve vários passos-chave, entre eles: a condensação de cromossomas replicados em células diplóides; o emparelhamento de cromossomas homólogos e sua troca de informações; e, por fim, a separação de cromossomas homólogos através de uma rede baseada em microtúbulos. Esta última etapa segrega os homólogos entre duas células precursoras haplóides que podem entrar posteriormente na segunda fase da meiose, a meiose II.
A troca de segmentos equivalentes entre cromossomas homólogos ocorre cedo durante a meiose I, e é referida como cruzamento cromossómico. Esse processo conta com a estreita associação desses homólogos, que são unidos pela formação de uma estrutura proteica de conexão chamada complexo sinaptonémico entre eles. Para funcionar corretamente, o complexo precisa de três partes: (1) elementos laterais verticais, que se formam ao longo dos lados virados para dentro de dois cromossomas homólogos justapostos; (2) um elemento central vertical posicionado entre os cromossomas; e (3) filamentos transversais, ou fios horizontais de proteína que ligam os componentes verticais e centrais. O resultado tem sido frequentemente comparado com uma escada, com os elementos laterais a fazerem de pernas e os filamentos transversais semelhantes aos degraus. É importante ressaltar que o complexo sinaptonémico ajuda a alinhar os cromossomas homólogos com precisão, permitindo o cruzamento cromossómico entre porções equivalentes de material genético; no entanto, esta estrutura é transitória, sendo a maior parte dissolvida após tal recombinação ocorrer.
A meiose é um processo complicado, e podem ocorrer erros apesar das salvaguardas das células. Ocasionalmente, esses erros são o resultado de não-separação, em que os cromossomas não são igualmente divididos pelas as células. Durante a meiose I, isso significa que um par de cromossomas homólogos pode acabar em uma das duas células resultantes, enquanto que a outra não tem o cromossoma de todo. Quando o precursor que recebeu ambos os homólogos entra e completa a meiose II, ambas as células filhas formadas possuem duas cópias do cromossoma em questão, em vez da cópia única esperada.
Um dos resultados mais conhecidos de não-separação que ocorre durante a meiose I é a trissomia 21, na qual um indivíduo tem três cópias do cromossoma 21. Comumente conhecida como síndrome de Down, esta condição é caracterizada por características faciais distintas, atrasos no desenvolvimento e defeitos cardíacos. Embora a causa exata da não-separação que resulta em síndrome de Down e outras trissomias seja variável, pode ser o resultado de problemas com o aparelho de microtúbulos que separa os cromossomas, ou defeitos em proteínas que unem os cromossomas.
