ヒトのからだの約 37 兆個の細胞は、どれも 1 つの受精卵が分裂をくり返してできました。分裂の前には DNA が複製されるので、どの細胞も受精卵と同じ DNA を持っています。
生物に必要な遺伝情報の 1 組をゲノムといいます。からだの細胞は、父と母から 1 組ずつ受けついだゲノムを持っています。
それでも、皮膚や筋肉、神経の細胞のように、形もはたらきもちがう細胞に分かれていきます。これを細胞の分化といいます。
ヒトのゲノムには、約 2 万個の遺伝子があります。どの細胞もそのすべてを持っていますが、実際に使うのは、そのうちの一部です。
皮膚の細胞はケラチンの遺伝子を、筋肉の細胞はミオシンの遺伝子を、すい臓のランゲルハンス島の細胞はインスリンの遺伝子を使って、それぞれのタンパク質をつくります。
呼吸にはたらく酵素の遺伝子のように、どの細胞でも使う遺伝子もあります。どの遺伝子を使うかで、つくられるタンパク質が変わり、細胞の形とはたらきが決まります。
ユスリカの幼虫のだ腺（だ液をつくるところ）の細胞には、ふつうの染色体よりずっと太く長い、しま模様の染色体があります。これをだ腺染色体といいます。
だ腺染色体のところどころには、パフというふくらみがあります。パフでは DNA がほどけて、mRNA がさかんにつくられています。
幼虫が育つにつれて、パフのできる場所は変わります。育つ時期によって、使われる遺伝子が変わっていくのです。
分化した細胞の核も、からだ全体をつくる遺伝子をすべて持っているのでしょうか。ガードンは、アフリカツメガエルを使ってこれを確かめました。
まず、未受精卵に紫外線を当てて、卵の核をこわします。そこへ、オタマジャクシの腸の細胞からとり出した核を、細いガラスの針で入れます。
すると、核を入れた卵のいくつかは分裂をくり返して、オタマジャクシに育ちました。腸の細胞の核にも、からだ全体をつくる遺伝子が残っていたのです。
山中伸弥は、大人の皮膚の細胞に 4 つの遺伝子を入れると、いろいろな細胞になれる細胞に変わることを見つけました。この細胞を iPS 細胞といいます。
入れた遺伝子がはたらくと、使われる遺伝子の組み合わせが切りかわり、細胞は分化する前のような状態にもどります。
iPS 細胞からは、筋肉や神経などの細胞をつくることができ、病気やけがで失われた細胞をおぎなう研究に使われています。