互換（Crossing Over）是減數分裂中同源染色體間透過程序化 DNA 雙股斷裂（Programmed DSBs）和同源重組（Homologous Recombination, HR）實現遺傳物質交換的過程。這一機制是真核生物有性生殖產生遺傳多樣性的核心驅動力。
分子機制：DSB 修復模型
現代對互換分子機制的理解主要基於 Szostak 等人（1983）提出的 DSB 修復模型（DSBR），後經修正為兩條主要途徑：
交叉途徑（Crossover, CO）：SPO11 蛋白（一種拓撲異構酶 II 相關蛋白）在 DNA 上產生程序化 DSB。5' 末端被 MRN 複合體和 Exo1 核酸酶切割（5' → 3' resection），暴露 3' 單股突出端。RAD51 和 DMC1 重組酶裝載到單股 DNA 上形成核蛋白絲，搜索並入侵同源染色分體的對應序列，形成 D-loop。DNA 合成延伸後，第二個斷裂末端被捕獲形成雙 Holliday junction（dHJ）。dHJ 由 MutLγ（MLH1-MLH3）等核酸酶以偏向交叉方式解離（biased resolution）。
非交叉途徑（Non-crossover, NCO）：約 90% 的 DSB 透過合成依賴性股退火（SDSA）修復。入侵的 3' 末端在 DNA 合成後從 D-loop 退出，與另一端退火，產生基因轉換但不產生交叉。
交叉的控制與定位
交叉的位置和數目受精密調控。每對同源染色體至少需要一個必要交叉（obligate CO）以確保減數分裂 I 的正確分離。在酵母菌中，約 150-200 個 DSB 僅產生約 90 個 CO，大多數被導向 NCO 途徑。
ZMM 蛋白群（Zip1-4, Msh4-5, Mer3 等）是 Class I CO 的核心組分，佔大多數真核生物 CO 的 85-95%，且表現出正干擾（positive interference）。Class II CO 由 Mus81-Mms4 催化，不受干擾影響，僅佔少數。Wang et al.（2015, Cell）提出的 beam-film 力學模型認為聯會複合體上的機械應力傳遞介導了 CO 間距調控——一個 CO 的形成釋放局部應力，抑制鄰近 CO。
PRDM9 與重組熱點（Hotspots）
CO 不均勻分布在染色體上。在人類和小鼠中，PRDM9 透過其鋅指陣列辨識特定 DNA 序列並催化 H3K4me3 和 H3K36me3 修飾，將 DSB 機器招募到特定熱點（Baudat et al., 2010, Science; Myers et al., 2010, Science）。PRDM9 的鋅指序列演化極快，導致不同個體和物種間 hotspot 位置快速更替。犬類和鳥類天然缺乏 PRDM9，其 CO 位置由啟動子區域的開放染色質決定。
臨床意義
互換異常直接關聯到人類非整倍體。約 5% 的臨床可辨識妊娠為非整倍體，其中多數源於母方減數分裂 I 的非分離，與 CO 缺失或位置異常有關。母親年齡效應可能源於延長的雙線期停滯中黏連蛋白（cohesin）的逐漸喪失，削弱了交叉維持同源染色體連接的能力。