个体动物或植物体内的细胞类型极为多样。血细胞、皮肤细胞、骨细胞、神经细胞——它们之间似乎完全不同。然而，这些细胞类型都源自同一个受精卵，并且（极少数例外）都含有该物种基因组的相同拷贝。
这些差异源于细胞根据其发育历程以及在胚胎发育过程中从周围环境接收到的信号，选择性地使用基因指令的方式。DNA 并不仅仅是一份列出每个细胞应具备哪些分子的“购物清单”；细胞也不是清单上所有项目的简单集合。相反，细胞的行为更像是一台多功能机器——它配有用于接收环境信号的传感器，并具备高度发达的能力，能够根据所接收到的信号激活不同的基因组合。
每个细胞中的基因组都足够大，包含了构建整个多细胞生物体所需的全部信息，但在任何一个具体的细胞中，只有一部分信息会被实际利用。
在真核生物基因组中，许多基因编码的是调控其他基因活性的蛋白质。这些调控基因大多数编码的是转录调节因子，它们通过直接或间接结合到 DNA 上来控制哪些基因被表达以及表达的水平。
真核生物的基因组还会产生许多非编码 RNA 分子；顾名思义，它们并不被翻译成蛋白质，而是以多种方式调控基因表达。因此，真核生物扩展后的基因组不仅指定了细胞的“硬件”，还储存了控制这些硬件如何被使用的“软件”。
细胞并非被动地接收信号；相反，它们积极地与邻近细胞交换信号。因此，在一个正在发育的多细胞生物中，每个细胞内部的控制系统都会根据与周围细胞相互交换的信息产生不同的结果。令人惊奇的是，这一过程的最终结果是形成了一个由不同类型细胞组成的精确排列的图案，每个细胞都表现出与其在多细胞结构中的位置相适应的特征。
