謎題：相同的DNA，不同的細胞
成熟的身體擁有數百種細胞類型——神經元、肌肉、皮膚、血液——然而幾乎每個細胞都攜帶相同的基因組。所以腦細胞和肝細胞的區別，不在於它們擁有哪些基因，而在於它們使用哪些基因。發育遺傳學研究的，正是這種對基因的選擇性使用如何把一顆受精卵變成一個有圖案、三維立體的生物體。
核心思想是：發育就是在空間和時間上展開的基因調控。一個細胞讀取自己在胚胎中的位置，通過轉錄因子開啟一組特定的基因，於是決定成為——比如說——翅膀而非腿。調控正確，就得到正常的表型；擾亂它，身體藍圖就會以驚人而富有啟發性的方式改變。
發育遺傳學反覆追問的四個問題
- 細胞如何知道自己身處何處？細胞通過讀取被稱為形態發生素的信號分子的濃度梯度，來獲知自己在身體軸線上的位置。
- 它如何利用這一資訊？它開啟一些主控基因——包括同源異形基因——來設定每個身體區域的身份。
- 正確的形態如何被建造？有圖案的基因表達告訴細胞何時分裂、遷移、改變形狀或死亡——從而雕塑出身體藍圖。
- 為什麼如此不同的動物會共享這些基因？因為同一套調控工具箱繼承自共同祖先——果蠅和小鼠用相關的主控基因，造出截然不同的身體。
由於這些問題很難在人體上直接研究，生物學家轉而依賴一小批模式生物——果蠅、線蟲、斑馬魚、小鼠、麵包酵母，以及小雜草擬南芥。本系列接下來將追隨這些「寵兒」如何揭開「建造身體」的遺傳學奧祕。