生物学的な性別決定のプロセスにおいて、カギを握るのが「Y精子」と「X精子」の物理的・生理学的な特性の違いです。1970年代に米国のランドラム・シェトルズ博士が提唱した「シェトルズ法」以来、両者には以下のような差異が存在すると広く信じられてきました。
第一に、頭部のサイズと泳ぐスピードの違いです。Y染色体はX染色体に比べて遺伝情報量が少なく軽いため、「Y精子は小型で遊泳速度が速く、X精子は大型で泳ぎが比較的遅い」とされています。第二に、酸に対する耐久性と寿命の違いです。腟内は通常、雑菌の繁殖を防ぐために乳酸桿菌の働きで強い酸性（pH3.8〜4.5程度）に保たれています。この環境に対し、「Y精子は酸性に弱くアルカリ性に強いが、寿命は24時間程度と短い」「X精子は酸性に比較的強く、2〜3日（最大数日）生存できる」という特徴が長年語られてきました。
これらの特性差を前提に構築されたのが、男の子産み分け方法の代表格である「排卵日当日タイミング法」です。卵子の寿命が約12〜24時間であるのに対し、排卵日当日に性交渉を行えば、遊泳スピードの速いY精子が先に卵子へ到達し、男児の受胎確率が高まるという論理です。逆に、排卵日の2〜3日前に性交渉を行えば、排卵を迎える頃には寿命の短いY精子が淘汰され、長寿のX精子が生き残って女児になりやすいと説明されます。
ただし、現代の顕微授精技術や単一精子解析による最新の研究では、X精子とY精子の遊泳速度や形態の差は極めて微小であり、従来の言説ほど顕著な違いはないとする指摘も増えています。それでもなお、自然妊娠におけるタイミング法や腟内環境のコントロールは、多くの臨床現場や市販キットの論理的支柱として機能し続けています。
