从上面关于基因组的定义可知，基因组存储了生物体的整套遗传信息。基因是如何打开和关闭以调控多细胞生物体的发育的，这是一个非常庞大而复杂的课题，它涉及发育生物学、胚胎学、遗传学和分子生物学等许多学科。一个受精卵可以发育成各种类型的细胞，说明它具有全能性，但是一个生物体是由许多不同特征的细胞所组成的，也就是说，在受精卵的分裂过程中产生了细胞的分化（differentiation），所谓细胞分化是指一个生物的细胞之间在形态结构、生理功能和生化特性上发生稳定差异的过程。虽然在整个个体的发育过程中都发生细胞的分化，但以胚胎期最为活跃。从分子水平上看，细胞分化意味着优先合成某些特异性蛋白质。我们知道，蛋白质的合成是受核基因的控制的，因此，细胞分化归根结底是由DNA的特异性和活动决定的。那么在一个分化了的细胞中，是否具有与未分化的细胞同样的遗传信息，即一个分化的细胞是否具有全能性（totipotency）去分化（dedifferentiation）而成为一个完整的生物体呢？
通过大量的研究已经知道，特化的细胞和尚未分化的细胞一样，含有同样的遗传信息，因而具有发育上的全能性。
在自然界，从一个植物的体细胞并不能长成一个完整的植株，但植物组织培养的大量事实却证明，即使是一个高度分化的细胞也具有全能性，例如，胡萝卜根韧皮部的单个细胞或烟草茎髓部愈伤组织的单个细胞在适当的条件下就能去分化并形成完整的植株，用花药培养法可得到单倍体植株的事实进一步说明，具备一套染色体上的基因组就具备了细胞的全能性。以上事实说明植物细胞本身无论分化与否都具有发育成完整个体所需的遗传信息，但其表达则决定于环境条件（包括细胞质）。植物细胞的全能性现被广泛用于植物基因工程，通过单个的转基因细胞可获得大量的转基因植物。
在动物方面，虽然有些高度分化的动物体能再生新的组织和器官，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脏等，但能进行再生的动物组织和器官，就目前所知在数目和种类上都是有限的，动物的全能性不像植物那样普遍和明显。但从蛙和非洲爪蟾（Xenupus laevis）的核移植实验说明高度分化了的细胞的核仍然是全能的，植入的核可以去分化，又重新分化（redifferentiation），导致一个完整的和正常的发育，它的遗传物质的信息量基本上没有出现不可逆的变化。1997年2月苏格兰的Wilmut I．在Nature杂志上发表了有关用体细胞核移植技术培育成哺乳动物——“多莉”羊（Dolly）的文章（图2-3），“多莉”的诞生是生命科学中又一次划时代的重大突破，它第一次证明哺乳动物已分化的体细胞核在移植后，可在去核卵母细胞质的调节和控制下正常发育到成体。Wilmut用取自一只6岁成年羊的乳腺细胞的细胞核移植到另一条母羊的去核卵细胞中，共移植了277个卵，经体外培养后，再移植到假孕母羊的子宫内，最后产下了唯一的“多莉”。多莉于1998年4月生下了正常的后代。多莉的诞生及其正常生育能力充分表明动物细胞核的全能性。
从以上动植物的实验充分说明，在一个有机体的整个生活周期中基因组DNA是恒定的，它含有生物体的整套遗传信息，分化和发育是由于影响基因表达的调节过程所引起的。
图2-3 体细胞核移植技术培育成哺乳动物——“多莉”羊（Dolly）的过程
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