從上面關(guān)于基因組的定義可知，基因組存儲(chǔ)了生物體的整套遺傳信息?；蚴侨绾未蜷_(kāi)和關(guān)閉以調(diào)控多細(xì)胞生物體的發(fā)育的，這是一個(gè)非常龐大而復(fù)雜的課題，它涉及發(fā)育生物學(xué)、胚胎學(xué)、遺傳學(xué)和分子生物學(xué)等許多學(xué)科。一個(gè)受精卵可以發(fā)育成各種類(lèi)型的細(xì)胞，說(shuō)明它具有全能性，但是一個(gè)生物體是由許多不同特征的細(xì)胞所組成的，也就是說(shuō)，在受精卵的分裂過(guò)程中產(chǎn)生了細(xì)胞的分化（differentiation），所謂細(xì)胞分化是指一個(gè)生物的細(xì)胞之間在形態(tài)結(jié)構(gòu)、生理功能和生化特性上發(fā)生穩(wěn)定差異的過(guò)程。雖然在整個(gè)個(gè)體的發(fā)育過(guò)程中都發(fā)生細(xì)胞的分化，但以胚胎期最為活躍。從分子水平上看，細(xì)胞分化意味著優(yōu)先合成某些特異性蛋白質(zhì)。我們知道，蛋白質(zhì)的合成是受核基因的控制的，因此，細(xì)胞分化歸根結(jié)底是由DNA的特異性和活動(dòng)決定的。那么在一個(gè)分化了的細(xì)胞中，是否具有與未分化的細(xì)胞同樣的遺傳信息，即一個(gè)分化的細(xì)胞是否具有全能性（totipotency）去分化（dedifferentiation）而成為一個(gè)完整的生物體呢？

通過(guò)大量的研究已經(jīng)知道，特化的細(xì)胞和尚未分化的細(xì)胞一樣，含有同樣的遺傳信息，因而具有發(fā)育上的全能性。

在自然界，從一個(gè)植物的體細(xì)胞并不能長(zhǎng)成一個(gè)完整的植株，但植物組織培養(yǎng)的大量事實(shí)卻證明，即使是一個(gè)高度分化的細(xì)胞也具有全能性，例如，胡蘿卜根韌皮部的單個(gè)細(xì)胞或煙草莖髓部愈傷組織的單個(gè)細(xì)胞在適當(dāng)?shù)臈l件下就能去分化并形成完整的植株，用花藥培養(yǎng)法可得到單倍體植株的事實(shí)進(jìn)一步說(shuō)明，具備一套染色體上的基因組就具備了細(xì)胞的全能性。以上事實(shí)說(shuō)明植物細(xì)胞本身無(wú)論分化與否都具有發(fā)育成完整個(gè)體所需的遺傳信息，但其表達(dá)則決定于環(huán)境條件（包括細(xì)胞質(zhì)）。植物細(xì)胞的全能性現(xiàn)被廣泛用于植物基因工程，通過(guò)單個(gè)的轉(zhuǎn)基因細(xì)胞可獲得大量的轉(zhuǎn)基因植物。

在動(dòng)物方面，雖然有些高度分化的動(dòng)物體能再生新的組織和器官，如海星可再生失去的臂、壁虎可再生掉下的尾巴、人可再生部分切除的肝臟等，但能進(jìn)行再生的動(dòng)物組織和器官，就目前所知在數(shù)目和種類(lèi)上都是有限的，動(dòng)物的全能性不像植物那樣普遍和明顯。但從蛙和非洲爪蟾（Xenupus laevis）的核移植實(shí)驗(yàn)說(shuō)明高度分化了的細(xì)胞的核仍然是全能的，植入的核可以去分化，又重新分化（redifferentiation），導(dǎo)致一個(gè)完整的和正常的發(fā)育，它的遺傳物質(zhì)的信息量基本上沒(méi)有出現(xiàn)不可逆的變化。1997年2月蘇格蘭的Wilmut I．在Nature雜志上發(fā)表了有關(guān)用體細(xì)胞核移植技術(shù)培育成哺乳動(dòng)物——“多莉”羊（Dolly）的文章（圖2-3），“多莉”的誕生是生命科學(xué)中又一次劃時(shí)代的重大突破，它第一次證明哺乳動(dòng)物已分化的體細(xì)胞核在移植后，可在去核卵母細(xì)胞質(zhì)的調(diào)節(jié)和控制下正常發(fā)育到成體。Wilmut用取自一只6歲成年羊的乳腺細(xì)胞的細(xì)胞核移植到另一條母羊的去核卵細(xì)胞中，共移植了277個(gè)卵，經(jīng)體外培養(yǎng)后，再移植到假孕母羊的子宮內(nèi)，最后產(chǎn)下了唯一的“多莉”。多莉于1998年4月生下了正常的后代。多莉的誕生及其正常生育能力充分表明動(dòng)物細(xì)胞核的全能性。

從以上動(dòng)植物的實(shí)驗(yàn)充分說(shuō)明，在一個(gè)有機(jī)體的整個(gè)生活周期中基因組DNA是恒定的，它含有生物體的整套遺傳信息，分化和發(fā)育是由于影響基因表達(dá)的調(diào)節(jié)過(guò)程所引起的。

圖2-3　體細(xì)胞核移植技術(shù)培育成哺乳動(dòng)物——“多莉”羊（Dolly）的過(guò)程