基因的同源重组是由重组酶介导的、发生在相同或相近的两条DNA链之间的链交换，对于维持遗传稳定性和生物多样性具有重要意义。同源重组现象的发现已有几十年历史，同源识别和链交换是同源重组过程中最重要的步骤，但由于其反应中间产物停留时间短并且状态复杂，常规方法难以捕捉，因而其分子机理仍十分模糊。
最近，中国科学院物理研究所/北京凝聚态物理国家研究中心软物质实验室SM4组的徐春华副研究员、陆颖副研究员以及黄星榞博士等，运用单分子磁镊和荧光成像技术，通过巧妙的实验设计，捕捉到同源重组链交换的中间态，在体外再现了链交换的步进过程，并推测出过渡态结构的存在，建立了RecA介导的同源重组的行波模型，阐述了同源重组中序列识别和链交换的分子过程。
作为重组酶的代表，RecA几乎能够独立完成同源重组中的链交换过程。RecA介导的同源重组可简略描述为：发生双链断裂的DNA末端在相关蛋白的作用下，形成3-1单链突出，这段单链可以被RecA缠绕形成螺旋丝状结构（核蛋白丝nucleoprotein filament）; 核蛋白丝入侵到双链DNA中，搜寻与之同源的序列并发生链交换。
核蛋白丝中的入侵链(I链)替换同源双链DNA中的被替换链(O链)，与互补链(C链)形成新的双链。
在研究中，他们意识到链交换反应的中止或许能够体现出中间态的信息，从而得到更多链交换反应的细节。因此，研究人员设计了一系列包含不同错配碱基的DNA，从单分子尺度上观察链交换反应的动力学现象。他们意外地发现链交换的终点竟然不在界面（错配序列与同源序列的交界处定义为界面），而是被完全错配序列阻挡于界面之前9 bp的位置。
通过磁镊和FRET实验，研究人员还测量了链交换和同源序列比对的步长，他们发现虽然3 bp仍然是链交换的基本单位，但同源序列比对与链交换的步长都更倾向于以3 bp的整数倍发生，最概然的步长均为9 bp。同时，前面提到的过渡结构也为9 bp。结合实验和理论，研究人员建立了一个链交换模型，在这个模型中链交换过程像行波一样推进。