Açık sarıdan siyah ve kızıla kadar, tüm saç renkleri melanin ve faomelanin adındaki renk pigmentleri tarafından belirleniyor. Ömela-nin olarak da bilinen melanin, koyu kahverengi bir pigment. Faomelanin grubu pigmentler kızıl renk maddesinden oluşuyor. Açık sarı saçlar, Ömelanin pigmentini hiç içermiyor, çok az faomelanin içeriyor. Açık sarı ile parlak tuğla kızılı arasındaki tüm tonlar, faomelanin pigmentinin artan miktarına göre ortaya çıkıyor. Kahverengi ile kızıl kahverengiye kadar olan tonlar, faomelaninin yanında ömelaninin de bulunmasıyla meydana geliyor. Faomelaninin demir içerdiği ve kızıl saçların demirden zengin olduğu tezi de yanlış.

Melanin pigmenti cilde de rengini veriyor. Cildin rengini epiderma tabakasında melanositler üretiyor. Bu hücreler, kahverengi rengini, güneşin yardımıyla gerçekleştirilen bir sentez sonucu ortaya çıkıyorlar. Güçlü güneş ışınları, sentezi artırıyor ve cildin bronzlaşmasını sağlıyor. Işık zayıfladıkça sentez azalıyor ve cilt soluklaşıyor. Soluk renkli kızıl saçlılar, öteki insanlar kadar melanosit hücresine sahip. Ama bu insanlarda melanin üretiminin o kadar etkin olmadığı sanılıyor. Bu nedenle, derilerinin keratin tabakası da daha ince ve ışığa daha duyarlı, yabancı nesneler daha çabuk ciltten içeriye girebiliyor, alerjiye yatkınlık daha belirgin. Bunun nedeni ise, henüz bulunamadı.

Beş yıl önce Newcastle Üniversitesi'nde görevli İngiliz uzmanlar, kızıl saçtan sorumlu kalıtım maddesini araştırırlarken, insanların 16. ve 23. kromozomlarında, tenin açık ya da koyu olmasını sağlayan geni keşfettiler. MC1R olarak adlandırılan bu gen, melanin pigmenti üretiminin düzenlenmesinde rol oynuyor; melanosit hücreleri ile bunları uyaran hormonlar arasındaki iletişimi sağlayan reseptörleri taşıyor. İngilizler, kızıl saçlılar üzerinde yaptıkları araştırmada bazı genetik değişimler de saptadılar. Bilim adamları, kızıl saçların ortaya çıkmasında, MC1R geninin dışında, henüz bilinmeyen başka genetik faktörlerin de etkili olduğunu vurguluyorlar. Ancak çiller konusunda çelişkili açıklamalar yapıyorlar. Bunları, ben ya da iyi huylu tümörlere ya da güneş ışığının yol açtığı kalıtsal değişikliklere işaret eden lekeler olarak değerlendiriyorlar. Çillerin başat kalıtsal özelliğe sahip olduğu ise kesin.