Związek między rudymi włosami a piegami polega na tym, że oba są spowodowane genem MC1R. Gen ten jest zasadniczo odpowiedzialny za produkcję białka MC1R, które bierze udział w dystrybucji pigmentów włosów i skóry. Dwa główne pigmenty wpływają na włosy i skórę ludzi, eumelaninę i feomelaninę. Osoby z piegami i rudymi włosami mają więcej feomelaniny niż osoby z innymi kolorami włosów i nie piegowatą skórą. Podstawowym powodem tego jest to, że gen MC1R albo działa – w takim przypadku zmienia feomelaninę w eumelaninę – albo nie działa, powodując nagromadzenie się feomelaniny.
Genetyka to w zasadzie badanie tego, w jaki sposób cechy są przekazywane w genach od rodziców do dzieci. Każde dziecko otrzymuje dwie kopie każdego genu, jedną od matki, a drugą od ojca. Różnice w takich rzeczach jak kolor włosów i kolor oczu są związane z genetyką i można je wyjaśnić różnymi wersjami każdego genu, które można odziedziczyć po rodzicach. Zarówno rude włosy, jak i piegi mogą być spowodowane wersją tego samego genu, więc osoby z tą wersją genu mają większe szanse na rozwinięcie tych cech.
Zrozumienie funkcji genu MC1R jest ważne dla zrozumienia związku między rudymi włosami a piegami. Gen zasadniczo mówi organizmowi, jak wytwarzać białko MC1R, które jest odpowiedzialne za zarządzanie pigmentami w skórze. Pigmenty to różne substancje chemiczne, które kontrolują kolor skóry, przy czym dwie główne to eumelanina i feomelanina. Feomelanina jest znacznie rzadsza, a większość osób z działającym genem MC1R przekształca ją w eumelaninę, co powoduje, że większość ludzi ma kolor włosów inny niż rudy. Jeśli gen nie działa prawidłowo, wówczas kumuluje się feomelanina, co powoduje rude włosy i czerwone piegi.
Piegi są spowodowane nierównomiernym rozmieszczeniem komórek melanocytów w skórze. Większość ludzi ma rozsiane melanocyty, które tworzą pigment odpowiedzialny za zmianę koloru skóry pod wpływem słońca. Osoby z rozłożeniem melanocytów opalają się równomiernie, ale osoby z ich skupiskami mają skoncentrowane plamy o innym kolorze, zwane piegami. Gen MC1R może również powodować w ten sposób zlepianie się komórek melanocytów. To dlatego osoby z uszkodzonymi genami MC1R często mają rude włosy i piegi.
Powodem, dla którego niektórzy ludzie mają rude włosy bez piegów lub piegów bez rudych włosów, jest to, że otrzymują dwie kopie każdego genu, jedną od matki i jedną od ojca. Jeśli uszkodzony jest tylko jeden gen, osoba może otrzymać grudki melanocytów, ale bez nadmiaru feomelaniny. W przypadkach, gdy oba są złamane, osoba dostanie rude włosy i piegi.