In einem Embryo wird eine Zelle zu einer Gehirnzelle und eine andere zu einer Hautzelle durch den Prozess der Zelldifferenzierung, der Veränderungen in der Genexpression beinhaltet. Das Genom bleibt in jeder spezialisierten Zelle gleich, während jede Zelle hat eine andere Struktur und Funktion.
Ein Mensch beginnt als befruchtetes Ei, das als Zygote bezeichnet wird. Diese einzelne Zelle teilt sich viele Male, bis sie Hunderte von Zellen enthält, die als totipotent bezeichnet werden. Sie können entweder ein Embryo oder die Plazenta werden, die ihn unterstützt. Sobald sich der Embryo von der Plazenta unterscheidet, können alle Zellen im Körper des Embryos zu Zellen eines beliebigen Gewebetyps werden. Diese werden pluripotente Zellen oder embryonale Stammzellen genannt.
Der Embryo wird als Fötus ab der 8. Schwangerschaftswoche definiert. Im embryonalen Entwicklungsstadium werden die menschlichen pluripotenten Zellen zunächst zu multipotenten Stammzellen, die die Fähigkeit besitzen, bestimmte Gewebezellen zu werden: Hautzellen oder Gehirnzellen. Gewebe im menschlichen Körper besteht aus verschiedenen Arten von Zellen. Jede Zelle vervollständigt ihren Differenzierungsprozess und wird zu einem bestimmten Zelltyp, beispielsweise einer Haarzelle oder einem Neuron.
Jede Zelle enthält den vollständigen Satz von Genen, die für den gesamten Organismus relevant sind. In jedem wird jedoch nur ein bestimmter Satz von Genen aktiviert, der ihm sagt, welche Form und Rolle er im Organismus einnehmen soll. Der Mechanismus dieser Genexpression ist von der Wissenschaft nicht vollständig verstanden.
