分化的过程

分化与明显未分化前体细胞发生在胚胎发展期间,蜕变幼虫形态的，并在部分分离后无性繁殖繁殖．它也发生在成年生物体的组织更新和缺失部分的再生过程中。因此，细胞分化是生命各个阶段必不可少的持续过程。

可见的细胞分化只是一系列渐进状态中的最后一种。在每一种状态下，细胞越来越倾向于一种类型的细胞。承诺状态有时被描述为代表可逆类型承诺的“规格”，以及代表不可逆承诺的“决心”。虽然规范和确定的状态都代表差别基因活动时，胚胎细胞的性质不一定完全与胚胎细胞相同有区别的细胞。特别是，处于规格状态的细胞通常在很长一段时间内不稳定。

两种机制导致早期胚胎不同区域的承诺改变:细胞质定位和感应．细胞质定位是明显的在发展的早期阶段胚胎．在此期间，胚胎分裂增长，进行分裂分裂，产生单独的细胞称为卵裂球．每个卵裂球都继承了原始卵裂球的一个特定区域蛋细胞质，可包含一种或多种调节物质称为胞质决定因素。当胚胎变成一团实心的卵裂球(称为胚桑椹胚)，它通常由两种或两种以上不同的细胞群组成，这是由于卵裂球包含了不同的细胞质决定因子。细胞质决定因素可能由信使核糖核酸或者处于特定激活状态的蛋白质。细胞质影响的一个例子行列式是一个受体叫做Toll，位于果蝇(果蝇)卵。Toll的激活确保了卵裂球将发育成腹侧(下方)结构，而含有非活性Toll的卵裂球将产生发育成背侧(背部)结构的细胞。

在诱导(第二种承诺机制)中，一组细胞分泌的物质改变了另一组细胞的发育。在早期发展中，归纳通常是有益的;也就是组织假设有信号时的承诺状态与没有信号时的承诺状态不同。诱导信号通常采取集中的形式梯度在不同浓度下引起不同反应的物质。这导致了一系列细胞组的形成，每组细胞都处于不同的规格状态。例如，在非洲爪蟾蜍（抓青蛙)，早期胚胎含有一个称为组织者的信号中心，它分泌骨形态发生蛋白(BMP)抑制剂，导致BMP活性从腹侧到背侧(腹部到背部)的梯度。在胚胎腹侧区BMP活性抑制蛋白的表达转录中心因素的形成涉及到神经系统还有节段肌肉。抑制可以确保这些结构只在BMP活性降低的背侧形成。

分化的最后阶段通常包括由一种前体细胞形成几种类型的分化细胞干细胞人口．终末分化不仅发生在胚胎发育阶段，也发生在出生后的许多组织中。这一过程的控制依赖于一个横向抑制系统，其中的细胞是区分沿着特定的通路发出信号，抑制邻近细胞的相似分化。例如，在发展中中枢神经系统在脊椎动物中，神经元产生于一根简单的神经上皮管，其细胞具有一种叫做神经元的表面受体切口。这些细胞还具有另一个细胞表面分子被称为可以绑定并激活Notch的Delta相邻细胞。Notch的激活引发了细胞内事件的级联，导致Delta的产生和神经元分化的抑制。这意味着神经上皮只产生少量高表达Delta的细胞，周围是大量低表达Delta的细胞。高Delta生成和低Notch激活使细胞发育成神经元。低Delta生成和高Notch激活使细胞保持前体细胞或成为胶质(支持)细胞。已知胰腺内分泌细胞和肠上皮杯状细胞的产生机制类似。这样的横向抑制系统起作用是因为种群中的细胞从一开始就不完全相同。总有一些微小的差异，比如在细胞表面显示的δ分子的数量。横向抑制的机制放大了这些微小的差异，利用它们带来差异的基因表达，从而导致细胞分化的稳定和持久状态。

微分误差

细胞分化异常分为三类发育不良，化生,间变．发育不良表明细胞排列异常，通常由细胞正常生长行为受到干扰引起。一些发育不良是先兆病变癌症，而另一些则是无害的，会自发退化。例如，子宫颈发育不良，叫做宫颈上皮内瘤变(CIN)，可进展为子宫颈癌．子宫颈细胞检验可发现细胞学测试(巴氏涂片）.

化生是转换一种细胞类型转化为另一种细胞类型。事实上，通常不是分化的细胞本身发生了变化，而是细胞本身发生了变化干细胞它们的种群。化生通常发生在慢性组织损伤后广泛再生的地方。例如，当吸烟者的纤毛状呼吸道上皮细胞发育成鳞状或扁平的细胞时，就会发生支气管鳞状化生。在肠化生方面胃时，胃内出现类似肠道组织的斑块粘膜，常与胃有关溃疡．这两种化生都可能发展成癌症。

发育不全是晚期癌症中可见分化的丧失。一般来说，早期癌症像它们的组织来源和分类由它们的分化模式来描述和分类。然而，随着它们的发展，它们会产生更多异常外观和恶性肿瘤的变异。最后，可以发生高度间变性生长，其中癌细胞与亲本组织没有明显的关系。

遗传信息的发展

地球上的生命不可能存在，直到收集催化剂似乎可以促进更多的合成催化剂同类的。细胞进化途径的早期阶段大概集中在核糖核酸这些分子不仅呈现特定的催化表面，而且还包含通过形成互补的RNA分子来复制自身的潜力。据推测，最终出现了一个小的RNA分子，它能够催化自己的复制。

原始RNA复制的缺陷可能导致了许多不同的自催化RNA分子。RNA分子的变异增加了速度或忠诚会比其他能力较弱的RNA分子多得多。此外，其他小RNA分子存在于共生进行自催化RNA分子自然选择因为它们能够催化有用的二次反应，如生产更好的前体分子。通过这种方式，复杂的RNA催化剂家族可以一起进化，因为不同分子之间的合作产生了一个比单个RNA催化剂的集合更有效的自我复制系统。

细胞进化的另一个重要步骤是在一个自我复制的RNA家族中，发展出一种原始的的机制蛋白质合成。蛋白质分子不能为其他蛋白质分子的合成提供信息。这个信息最终必须从核酸序列。蛋白质合成比RNA合成复杂得多，在一组强大的RNA催化剂出现之前，蛋白质合成是不可能出现的。这些催化剂中的每一种都可能在当前细胞中起作用的RNA分子中有其对应的分子:(1)有一种信息RNA分子，很像信使RNA (mRNA)，其核苷酸序列被读取以创建氨基酸序列;(2)有一组类似于适配器RNA分子转移核糖核酸(tRNA)，它可以结合mRNA和特定的激活氨基酸;(3)最后，有一个RNA催化剂，很像核糖体核糖核酸(rRNA)促进由接头RNA将排列在mRNA上的氨基酸结合在一起。

在生物催化剂进化的某个阶段，第一个细胞形成了。这就需要将原始的生物催化剂分割成独立的单元，每个单元周围都有一个膜．膜的形成可能非常简单，因为许多亲两性分子——一半疏水(拒水)，一半亲水(亲水)——聚集形成双分子层，其中分子的疏水部分排成一行，形成膜的内部，而亲水部分则面向膜的外部水．这种双分子层可以自发地闭合，形成小的球形囊泡的壁磷脂现今细胞的双分子层膜。

一旦生物催化剂被划分成小的个体单元或细胞，这些单元就会开始为相同的资源而相互竞争。随之而来的积极竞争一定大大加速了进化变化，成为发展更高效细胞的强大力量。通过这种方式，最终产生了含有新的催化剂的细胞，使它们能够使用更简单、更丰富的前体分子来生长。因为这些细胞不再依赖于预先成型的成分来生存，它们能够远远超出有限的范围环境第一批原始细胞就是在这里产生的。

人们通常认为，第一批细胞是在细胞发育成原始形态后才出现的蛋白质合成．然而，这绝不是肯定的，细胞不能没有蛋白质，并且有人认为，第一个细胞只含有RNA催化剂。在任何一种情况下，蛋白质分子，其化学变化的侧链，是比RNA分子更强大的催化剂;因此，随着时间的推移，产生了RNA主要作为遗传物质的细胞，在每一代中直接复制继承了通过所有的子代细胞来指定蛋白质。

随着细胞变得越来越复杂，需要一种比RNA更稳定的遗传信息存储形式。DNA与RNA有关，但化学上更稳定，可能出现在细胞进化史的相当晚的时候。经过一段时间，RNA序列中的遗传信息被转移到DNA序列中，RNA分子直接复制的能力丧失。就在这时，生物学的核心过程——DNA、RNA和蛋白质的一个接一个合成——出现了。