De vorming van een meercellig organisme begint met een kleine verzameling gelijksoortige cellen in een embryo en gaat door voortdurende celdeling en specialisatie over tot een hele gemeenschap van samenwerkende cellen, elk met zijn eigen rol in het leven van het organisme. Door samenwerking tussen cellen wordt het organisme veel meer dan de som van zijn samenstellende delen.

Een bevruchte eicel vermenigvuldigt zich en produceert een hele familie van dochtercellen, die elk een structuur en functie aannemen die overeenstemt met hun plaats in de hele assemblage. Alle dochtercellen bevatten dezelfde chromosomen en dus dezelfde genetische informatie. Ondanks deze gemeenschappelijke overerving gedragen verschillende celtypes zich verschillend en hebben ze verschillende structuren. Daartoe moeten zij verschillende sets genen tot expressie brengen, zodat zij verschillende eiwitten produceren, ondanks hun identieke embryologische voorouders.

Tijdens de ontwikkeling van een embryo is het niet voldoende dat alle celtypen die in het volledig ontwikkelde individu worden aangetroffen, gewoon worden aangemaakt. Elk celtype moet zich op de juiste plaats, op het juiste tijdstip en in de juiste verhouding vormen; anders zou er een wirwar van willekeurig bij elkaar geraapte cellen ontstaan die in geen enkel opzicht op een organisme lijkt. De ordelijke ontwikkeling van een organisme is afhankelijk van een proces dat celdeterminatie wordt genoemd, waarbij aanvankelijk identieke cellen verschillende ontwikkelingsroutes gaan volgen. Een fundamenteel onderdeel van celdeterminatie is het vermogen van cellen om verschillende chemische stoffen te detecteren in verschillende regio’s van het embryo. De chemische signalen die door een cel worden gedetecteerd, kunnen verschillen van de signalen die door zijn buurcellen worden gedetecteerd. De signalen die een cel opvangt, activeren een reeks genen die de cel vertellen zich te differentiëren op een manier die past bij zijn positie in het embryo. De reeks genen die in één cel wordt geactiveerd, verschilt van de reeks genen die in de cellen eromheen worden geactiveerd. Het proces van celdeterminatie vereist een uitgebreid systeem van cel-tot-cel communicatie in vroege embryo’s.

Bruce M. Alberts