In un embrione, una cellula diventa una cellula cerebrale e un'altra una cellula della pelle attraverso il processo chiamato differenziazione cellulare, che comporta cambiamenti nell'espressione genica. Il genoma rimane lo stesso in ogni cellula specializzata, mentre ogni cella ha una struttura e funzioni diverse.
Un essere umano inizia come un uovo fecondato, che è chiamato zigote. Questa singola cellula si divide molte volte finché contiene centinaia di cellule, che sono chiamate totipotenti. Possono diventare o un embrione o la placenta che lo supporta. Una volta che l'embrione si distingue dalla placenta, tutte le cellule all'interno del corpo dell'embrione possono diventare una cellula di qualsiasi tipo di tessuto. Queste sono chiamate cellule pluripotenti o cellule staminali embrionali.
L'embrione è definito come feto dall'ottava settimana di gestazione. Mentre nella fase embrionale dello sviluppo, le cellule pluripotenti umane diventano per la prima volta cellule staminali multipotenti che hanno la capacità di diventare cellule di tessuto particolari: cellule della pelle o cellule cerebrali. I tessuti del corpo umano sono costituiti da diversi tipi di cellule. Ogni cellula completa il suo processo di differenziazione e diventa un particolare tipo di cellula, come una cellula pilifera o un neurone.
Ogni cellula mantiene la serie completa di geni rilevanti per l'intero organismo. Tuttavia, in ciascuno di essi viene attivato solo un insieme specifico di geni per dirgli quale forma e ruolo assumere nell'organismo. Il meccanismo di questa espressione genica non è completamente compreso dalla scienza.
