เมื่อเซลล์เพศถูกผลิตขึ้นโดยการแบ่งเซลล์พิเศษที่เรียกว่าไมโอซิส โครโมโซมจะแลกเปลี่ยน DNA จำนวนมาก เพื่อให้แน่ใจว่าเซลล์ใหม่แต่ละเซลล์มีองค์ประกอบทางพันธุกรรมที่ไม่ซ้ำกัน และอธิบายว่าทำไม ยกเว้นฝาแฝดที่เหมือนกัน ไม่มีพี่น้องสองคนที่เหมือนกันทางพันธุกรรมโดยสมบูรณ์ การแลกเปลี่ยน DNA หรือครอสโอเวอร์เหล่านี้มีความจำเป็นสำหรับการสร้างความหลากหลายทางพันธุกรรม แรงผลักดันในการวิวัฒนาการ และความถี่และตำแหน่งของพวกมันตามโครโมโซมจะถูกควบคุมอย่างเข้มงวด

ผู้เขียนร่วมคนแรกของการศึกษา ดร.คริส มอร์แกน อธิบายถึงความสำคัญของปรากฏการณ์นี้ว่า "การวางตำแหน่งแบบครอสโอเวอร์มีนัยสำคัญต่อวิวัฒนาการ ภาวะเจริญพันธุ์ และการคัดเลือกพันธุ์ การทำความเข้าใจกลไกที่ขับเคลื่อนการวางตำแหน่งแบบครอสโอเวอร์ เรามีแนวโน้มที่จะสามารถค้นพบวิธีการต่างๆ แก้ไขตำแหน่งครอสโอเวอร์เพื่อปรับปรุงเทคโนโลยีการเพาะพันธุ์พืชและสัตว์ในปัจจุบัน"

แม้จะมีการวิจัยมานานกว่าศตวรรษ แต่กลไกของเซลล์ที่กำหนดตำแหน่งและจำนวนรูปแบบการไขว้กันยังคงเป็นปริศนาส่วนใหญ่ซึ่งเป็นปริศนาที่ทำให้นักวิทยาศาสตร์ที่มีชื่อเสียงหลายคนหลงใหลและผิดหวัง วลี "การรบกวนของครอสโอเวอร์" ได้รับการประกาศเกียรติคุณในปี 2458 และอธิบายข้อสังเกตว่าเมื่อครอสโอเวอร์เกิดขึ้นที่ตำแหน่งหนึ่งบนโครโมโซม มันจะยับยั้งการก่อตัวของไขว้ในบริเวณใกล้เคียง

ทีมนักวิจัยของ John Innes Center ได้ใช้การผสมผสานที่ล้ำสมัยของการสร้างแบบจำลองทางคณิตศาสตร์และกล้องจุลทรรศน์ความละเอียดสูง "3D-SIM" ได้แก้ปัญหาความลึกลับในศตวรรษนี้ด้วยการระบุกลไกที่ทำให้มั่นใจได้ว่าตัวเลขและตำแหน่งที่ "ถูกต้อง": ไม่มากไป ไม่น้อยไป และไม่ชิดกันจนเกินไป

ทีมวิจัยได้ศึกษาพฤติกรรมของโปรตีนที่เรียกว่า HEI10 ซึ่งมีบทบาทสำคัญในการสร้างครอสโอเวอร์ในไมโอซิส กล้องจุลทรรศน์ความละเอียดสูงเปิดเผยว่าโปรตีน HEI10 จับกลุ่มกันตามโครโมโซม โดยเริ่มก่อตัวเป็นกลุ่มเล็กๆ จำนวนมาก อย่างไรก็ตาม เมื่อเวลาผ่านไป โปรตีน HEI10 จะกระจุกตัวในกลุ่มเล็ก ๆ ที่ใหญ่กว่ามากเท่านั้น ซึ่งเมื่อพวกมันไปถึงมวลวิกฤต ก็สามารถกระตุ้นให้เกิดการครอสโอเวอร์ได้

จากนั้นจึงเปรียบเทียบการวัดเหล่านี้กับแบบจำลองทางคณิตศาสตร์ซึ่งจำลองการจัดกลุ่มนี้ โดยอิงจากการแพร่กระจายของโมเลกุล HEI10 และกฎง่ายๆ สำหรับการจัดกลุ่ม ตัวแบบทางคณิตศาสตร์สามารถอธิบายและทำนายการสังเกตจากการทดลองได้หลายอย่าง รวมถึงความถี่ครอสโอเวอร์นั้นสามารถปรับเปลี่ยนได้อย่างน่าเชื่อถือโดยเพียงแค่เปลี่ยนปริมาณ HEI10

Dr John Fozard ผู้เขียนร่วมคนแรกอธิบายว่า "การศึกษาของเราแสดงให้เห็นว่าข้อมูลจากภาพความละเอียดสูงของเซลล์สืบพันธุ์ Arabidopsis สอดคล้องกับแบบจำลองทางคณิตศาสตร์ "diffusion-mediated coarsening" สำหรับรูปแบบครอสโอเวอร์ใน Arabidopsis แบบจำลองช่วยให้เราเข้าใจรูปแบบของ ไขว้กันตามโครโมโซมมีโอติก"

งานนี้สร้างขึ้นจากมรดกของ John Innes Center ในการใช้พืชเป็นสิ่งมีชีวิตต้นแบบเพื่อศึกษาด้านการอนุรักษ์และพื้นฐานของพันธุศาสตร์ กระบวนการเดียวกันนี้ได้รับการศึกษาโดยศิษย์เก่า JIC JBS Haldane และ Cyril Darlington ในช่วงทศวรรษที่ 1930 โมเดลนี้ยังสนับสนุนการทำนายที่ทำโดยศิษย์เก่า JIC ที่มีชื่อเสียงอีกคนหนึ่งคือ Robin Holliday ในปี 1970

ศาสตราจารย์มาร์ติน ฮาวเวิร์ด ผู้เขียนร่วมกล่าวเสริมว่า "งานนี้เป็นตัวอย่างที่ดีของการวิจัยแบบสหวิทยาการ ซึ่งจำเป็นต้องมีทั้งการทดลองที่ทันสมัยและการสร้างแบบจำลองทางคณิตศาสตร์เพื่อปลดล็อกหัวใจของกลไกนี้ หนทางหนึ่งในอนาคตอันน่าตื่นเต้นคือการประเมินว่าแบบจำลองของเรา สามารถอธิบายรูปแบบครอสโอเวอร์ในสิ่งมีชีวิตที่หลากหลายได้สำเร็จ"

งานวิจัยนี้จะเป็นประโยชน์อย่างยิ่งสำหรับพืชธัญพืช เช่น ข้าวสาลี ซึ่งการครอสโอเวอร์ส่วนใหญ่ถูกจำกัดไว้เฉพาะบริเวณเฉพาะของโครโมโซม ป้องกันไม่ให้มีศักยภาพทางพันธุกรรมเต็มที่ของพืชเหล่านี้ในการเพาะพันธุ์พืช