よく発達した多細胞体制の生物は様々な種類の細胞からなっているが、有性生殖においては、受精卵と呼ばれる一つの細胞に始まる。受精卵から成熟した個体になる過程を個体発生と呼び、元の細胞から異なる細胞が生じることを分化と呼ぶ。ただし種々に分化した細胞においても基本的にゲノムは同一であり、すべての細胞は同一の遺伝情報をもっている。これは遺伝子発現やクロマチン状態の違いに依存している。ただし哺乳類の獲得免疫における抗体産生細胞や、線形動物ウマノカイチュウの体細胞などではゲノムの変化が起こることが知られている。
動物における多細胞体制.
動物的生活は、移動をしながら外部から食料を取るやりかたのことである。このようなやり方の生物で、多細胞のものは動物界に属するものだけであり、原生生物界の動物的生き物は、すべて単細胞、ないしは群体である。
この方向での多細胞化の進化が、どのように行われたかについては、今も諸説があり、決定的な定説はないが、有力な説としてヘッケルの系統発生論がある。いずれにせよ、移動することにより、進行方向の細胞が、より餌をとる可能性が高いだろうから、早い段階で、栄養が各細胞に行き渡る仕組みが発達したと思われる。同様に、運動の仕組み、感覚、及びそれらの情報を伝える仕組みが発達し、複雑な組織系、器官系を進化させた。その代償として個々の細胞は互いに依存しあい、個々の部分が独立して生き延びる能力は低くなっている。
なお、変形菌もある意味で動物的生活である。彼らの場合、多細胞化ではなく、核が増えても細胞分裂をせず、多核体化することを選択したとも見られる。
植物における多細胞体制.
植物の組織分化は、陸上進出時に大きく変化した。体を支え、水を吸い上げるための根や維管束、水の少ないところでの有性生殖を確保するための花など、水中生活の藻類とは遙かに異なった段階の多細胞体制の進化が起きている。
菌類の多細胞化.