Punaisten hiusten ja pisamien välinen yhteys on, että ne molemmat johtuvat MC1R -geenistä. Tämä geeni on pohjimmiltaan vastuussa MC1R -proteiinin tuotannosta, joka osallistuu hiusten ja ihon pigmenttien jakeluun. Kaksi suurta pigmenttiä vaikuttavat ihmisten hiuksiin ja ihoon, eumelaniini ja feomelaniini. Ihmisillä, joilla on pisamia ja punaisia hiuksia, on enemmän pheomelaniinia kuin ihmisillä, joilla on muita hiusvärejä ja ei-pisamainen iho. Perussyy tähän on se, että MC1R-geeni joko toimii-jolloin se muuttaa pheomelaniinin eumelaniiniksi-tai sitten ei, mikä johtaa pheomelaniinin kertymiseen.
Genetiikka on pohjimmiltaan tutkimus siitä, kuinka piirteet siirtyvät geeneistä vanhemmilta lapsille. Jokainen lapsi saa kaksi kopiota kustakin geenistä, yhden äidiltä ja toisen isältä. Hiusten ja silmien värin kaltaiset vaihtelut liittyvät genetiikkaan, ja ne voidaan selittää kunkin geenin eri versioilla, jotka voidaan periä vanhemmilta. Sekä punaiset hiukset että pisamia voi aiheuttaa saman geenin versio, joten ihmiset, joilla on tämä geeniversio, kehittävät todennäköisemmin näitä ominaisuuksia.
MC1R -geenin toiminnan ymmärtäminen on tärkeää punaisten hiusten ja pisamien välisen yhteyden ymmärtämiseksi. Geeni kertoo olennaisesti keholle kuinka tuottaa MC1R -proteiinia, joka vastaa ihon pigmenttien hallinnasta. Pigmentit ovat erilaisia kemikaaleja, jotka säätelevät ihon väriä, ja eumelaniini ja feomelaniini ovat kaksi tärkeintä. Pheomelaniini on paljon harvinaisempaa, ja useimmat ihmiset, joilla on toimiva MC1R -geeni, muuttavat sen eumelaniiniksi, minkä seurauksena useimmilla ihmisillä on muut kuin punaiset hiusten värit. Jos geeni ei toimi kunnolla, pheomelaniini kerääntyy, mikä aiheuttaa punaisia hiuksia ja pisamia.
Pisamia syntyy melanosyyttien epätasaisesta jakautumisesta ihossa. Useimmat ihmiset ovat levittäneet melanosyyttejä, jotka muodostavat pigmentin, joka on vastuussa ihon värin muutoksesta auringossa. Ihmiset, joilla on melanosyyttien leviäminen, ruskistuvat tasaisesti, mutta ihmiset, joilla on klustereita, päätyvät erivärisiin väkeviin pilkkuihin, joita kutsutaan pisamiksi. MC1R -geeni voi myös aiheuttaa melanosyyttisolujen kasautumisen yhteen tällä tavalla. Siksi ihmiset, joilla on vaurioituneet MC1R -geenit, saavat usein punaisia hiuksia ja pisamia.
Joillakin ihmisillä on punaisia hiuksia ilman pisamia tai pisamia ilman punaisia hiuksia, koska he saavat kaksi kopiota kustakin geenistä, yhden äidiltä ja toisen isältä. Jos vain yksi geeni on rikki, henkilö voi saada melanosyyttejä, mutta ei ylimääräistä feomelaniinia. Jos molemmat ovat rikki, henkilö saa punaiset hiukset ja pisamia.