Dans un embryon, une cellule devient une cellule du cerveau et une autre une cellule de la peau grâce au processus appelé différenciation cellulaire, qui implique des changements dans l'expression des gènes. Le génome reste le même dans chaque cellule spécialisée, tandis que chaque cellule a une structure et des fonctions différentes.
Un être humain commence comme un ovule fécondé, qui s'appelle un zygote. Cette cellule unique se divise plusieurs fois jusqu'à ce qu'elle contienne des centaines de cellules, appelées totipotentes. Ils peuvent devenir soit un embryon, soit le placenta qui le soutient. Une fois que l'embryon se distingue du placenta, toutes les cellules du corps de l'embryon peuvent devenir une cellule de n'importe quel type de tissu. Celles-ci sont appelées cellules pluripotentes ou cellules souches embryonnaires.
L'embryon est défini comme le fœtus à partir de la 8e semaine de gestation. Alors qu'elles sont au stade embryonnaire de développement, les cellules pluripotentes humaines deviennent d'abord des cellules souches multipotentes qui ont la capacité de devenir des cellules tissulaires particulières : cellules de la peau ou cellules du cerveau. Les tissus du corps humain sont constitués de différents types de cellules. Chaque cellule achève son processus de différenciation et devient un type particulier de cellule, comme une cellule ciliée ou un neurone.
Chaque cellule conserve l'ensemble complet des gènes pertinents pour l'ensemble de l'organisme. Cependant, seul un ensemble spécifique de gènes est activé dans chacun pour lui dire quelle forme et quel rôle prendre dans l'organisme. Le mécanisme de cette expression génique n'est pas entièrement compris par la science.
