根本原因是基因的选择性表达，因为基因决定生物性状。直接原因应该是细胞中产生了不同的蛋白质等物质，或者说，在多种因素的影响下，各细胞内的物质不同。
细胞分化是细胞的基因选择性表达的结果。就一个个体来说，所有体细胞都含有同样的遗传物质，都含有同样的全套基因，遗传信息没有发生变化，但是形态、结构和功能却大有差异。这是因为不同细胞中遗传信息的执行情况不同。
在某些细胞中，控制一些性状的基因是打开的，而控制另外一些性状的基因是关闭的，这就是在一定时间和一定空间内基因选择性表达的结果，也是细胞分化的根本原因。例如，在红细胞中，与血红蛋白合成有关的基因处于活动状态，与肌动蛋白（肌细胞中的一种蛋白质)合成有的基因则处于关闭状态，而在肌细胞中则相反。
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