10.4: בידול
אורגניזמים רב-תאיים מורכבים עוברים תהליך המכונה התפתחות עוברית 319. ההתפתחות מתחילה בהתמזגות של זרע הפלואידי וביצית (המיוצר באמצעות מיוזה) ליצירת אורגניזם דיפלואידי חדש (המכונה זיגוטה). תא זה מתחלק לאחר מכן (על ידי מיטוזה) כדי לייצר עובר המתפתח למבוגר. חלוקת תאים מובילה לתאים עובריים שמתחילים להתנהג אחרת זה מזה. לדוגמה, בעוד שהתא הדיפלואידי המקורי שנוצר על ידי הפריה הוא טוטיפוטנטי - כלומר, הוא יכול ליצור את כל התאים המצויים במבוגר, התאים הנוצרים במהלך ההתפתחות הופכים מוגבלים יותר ויותר ביחס לסוגי הצאצאים שהם מייצרים - הם הופכים מחויבים לגורל ספציפי כזה או אחר. בחלקה מגבלת גורל זו נובעת מהעובדה שככל שהתאים מתחלקים, לתאים שונים יש שכנים שונים והם חווים סביבות שונות, מה שמוביל לביטוי של גנים שונים. נשאלת השאלה, מה קובע אילו סוגי תאים מייצר תא עוברי (מובחן יותר ויותר)?
ישנם שני תהליכים בסיסיים ואינטראקטיביים המניעים את ההתפתחות העוברית. במהלך היווצרות הביצית ובעקבות ההפריה, גורמים ציטופלסמיים (שעשויים להיות חלבונים, RNA או מוצרים מטבוליים) יכולים להפוך למקומיים או פעילים באזורים ספציפיים של הביצית, ומאוחר יותר לאזורים ספציפיים של העובר. נוכחותם של גורמים ציטופלסמיים אלה מניעה את התא המכיל אותם לכיווני התפתחות ספציפיים המבוססים על שינויים בביטוי הגנים. במקביל, יש אינטראקציות משתנות בין תאים ותאים באים לאכלס סביבות שונות. יחד אסימטריות ואינטראקציות מובילות חבילות לבטא גנים שונים ולאמץ גורלות ספציפיים. ישנם סוגים רבים ושונים של התפתחות עוברית, שכן שלב זה של מחזור החיים של האורגניזם נתון להשפעות הלחצים האבולוציוניים כמו כל אחד אחר (אם כי קל לרכז את תשומת ליבנו בצורות והתנהגויות של מבוגרים). חקר התהליכים הללו, המכונה אמבריולוגיה, הוא מעבר להיקף שלנו כאן, אך אנו יכולים לתאר כמה נושאים נפוצים.
אם ביציות מופרות מתפתחות מחוץ לגוף האם וללא הגנה הורית, אורגניזמים חדשים אלה פגיעים מאוד לטריפה. באורגניזמים כאלה, ההתפתחות העוברית המוקדמת בדרך כלל מתקדמת במהירות. הביצים גדולות ומכילות את כל אבות המזון הדרושים להתפתחות כדי להתקדם עד לנקודה שבה האורגניזם החדש יכול להאכיל מעצמו. כדי להקל על התפתחות כה מהירה, הביצה מאורגנת במהותה מראש, כלומר היא אסימטרית ביותר, עם גורמים ספציפיים שיכולים להשפיע על ביטוי הגנים, במישרין או בעקיפין, ממוקמים באזורים שונים של הביצה. כניסת הזרע (הגמטה הזכרית), שהיא עצמה תהליך א-סימטרי מטבעו, יכולה להוביל גם לארגון מחדש של הציטופלזמה (SEP מסמן נקודת כניסה של זרע באיור התפתחות צפרדע מוקדמת). אסימטריות אימהיות ומונעות הפריה מתייצבות על ידי המחזורים המהירים של שכפול ה- DNA וחלוקת התאים, כאשר הצמיחה תלויה בניצול של חומרים מזינים המסופקים על ידי האם. כאשר נוצרים תאים נפרדים, הם מתחילים להיות שונים זה מזה כאשר i) הם יורשים דטרמיננטים שונים, ii) נוכחותם של גורמים אלה מובילה לשינויים בביטוי הגנים, ו-iii) תאים מפרישים ומגיבים לגורמים שונים המניעים את ההתמיינות שלהם עוד יותר לסוגי תאים שונים, עם התנהגויות שונות המבוססות על הבדלים בביטוי הגנים.
מצד שני, במספר אורגניזמים, ובמיוחד ביונקים, מתרחשת התפתחות עוברית בתוך האם, כך שאין צורך משכנע לאגור חומרים מזינים בתוך הביצה וקצב ההתפתחות איטי (בדרך כלל) באופן דרמטי. במערכות התפתחותיות כאלה, לא הא-סימטריות הקשורות לביצית ולביצית המופרית הן קריטיות, אלא הא-סימטריות המתעוררות במהלך ההתפתחות העוברית. כאשר הזיגוטה מתחלקת, גורם מרכזי המניע את ההתמיינות הוא האם תא בא לשכב על פני העובר או בתוך הפנים. אצל יונקים, התאים מבחוץ יוצרים את הטרופקטודרם, שממשיך ליצור רקמות חוץ-עובריות, בפרט הרקמות הממברניות המקיפות את העובר והופכות לחלק מהשליה, הממשק בין העובר לאם. תאים בתוך הפנים יוצרים את מסת התא הפנימית המייצרת לעובר עצמו. שינויים בביטוי הגנים יובילו לשינויים ביכולת לייצר ולהגיב לאותות אינדוקטיביים, אשר בתורם ישפיעו על התנהגות התא ועל ביטוי הגנים. באמצעות תהליך זה, התאים של מסת התא הפנימי באים ליצור את הרקמות השונות ואיברים של האורגניזם; כלומר, עור, שריר, עצב, שיער, עצם, דם, וכו 'קל להבחין בין תא שריר לנוירון מתא עצם מתא עור על ידי קבוצת הגנים שהם מבטאים, החלבונים שהם מכילים, צורותיהם (מורפולוגיה), הארגון הפנימי שלהם והתנהגויותיהם.