Sinh học (từ Hy Lạp ἔμβρυον, phôi, “chưa sinh, phôi”, và -λογία, -logia) là ngành sinh học nghiên cứu sự phát triển của bào thai (tế bào sinh dục), thụ tinh, và phát triển phôi thai nhi. Ngoài ra, phôi bao gồm nghiên cứu các rối loạn bẩm sinh xảy ra trước khi sinh, được gọi là teratology .
Phát triển phôi động vật
Sau khi phân chia, các tế bào phân chia, hoặc morula, trở thành một quả bóng rỗng, hoặc blastula, phát triển một lỗ hoặc lỗ rễ ở một đầu.
Bilateria
Ở động vật song phương, blastula phát triển theo một trong hai cách chia vương quốc động vật thành hai phần (xem: Nguồn gốc bào thai của miệng và hậu môn). Nếu trong blastula lỗ đầu tiên (blastopore) trở thành miệng của động vật, nó là một protostome; nếu lỗ chân lông đầu tiên trở thành hậu môn thì đó là một deuterostome. Các protostomes bao gồm hầu hết động vật không xương sống, chẳng hạn như côn trùng, sâu và nhuyễn thể, trong khi các deuterostomes bao gồm các động vật có xương sống. Trong thời gian tới, phiến bào thai thay đổi thành một cấu trúc khác biệt được gọi là gastrula.
Các gastrula với blastopore của nó sớm phát triển ba lớp khác nhau của các tế bào (các lớp mầm) mà từ đó tất cả các cơ quan cơ quan và các mô sau đó phát triển:
Lớp trong cùng bên trong, hoặc endoderm, làm tăng các cơ quan tiêu hóa, mang, phổi hoặc bàng quang bơi nếu có, và thận hoặc nephrites.
Lớp trung lưu, hoặc lớp tế bào, làm tăng cơ, bộ xương nếu có, và hệ thống máu.
Lớp ngoài của tế bào, hoặc ectoderm, làm tăng hệ thống thần kinh, bao gồm cả não, da hoặc carapace và tóc, lông, hoặc quy mô.
Phôi ở nhiều loài thường xuất hiện tương tự nhau ở giai đoạn phát triển ban đầu. Lý do cho sự giống nhau này là bởi vì các loài có lịch sử tiến hóa chung. Những điểm tương đồng giữa các loài được gọi là các cấu trúc tương đồng, đó là các cấu trúc có cùng chức năng và cơ chế giống nhau, đã tiến hóa từ tổ tiên chung.
Drosophila melanogaster, một con ruồi hoa quả, là một sinh vật mô hình trong sinh học đã nghiên cứu nhiều về phôi đã được thực hiện . Trước khi thụ tinh, gameta cái tạo ra sự phong phú của mRNA – được sao chép từ các gen mã hóa protein bicoid và nano. Các phân tử mRNA này được lưu trữ để sử dụng sau này trong những gì sẽ trở thành phát triển phôi. Drosophila gametes nam và nữ thể hiện sự không đồng nhất (sự khác biệt trong hình thái học và sinh học tiểu tế bào). Các gameta nữ lớn hơn gamete đực vì nó chứa nhiều tế bào chất và trong tế bào chất, gameta cái có chứa một lượng lớn mRNA đã đề cập trước đó . Khi thụ tinh, cầu chì gametes nam giới và nữ giới (plasmogamia) và sau đó là hạt nhân của nam giới giao hợp với hạt nhân của động vật nữ (karyogami). Lưu ý rằng trước khi cầu chì nhân gamet, chúng được gọi là hạt nhân.Một loạt các phân chia hạt nhân sẽ xảy ra mà không có cytokinesis (phân chia tế bào) trong tử hợp để tạo thành một tế bào đa nhân (một tế bào có chứa nhiều hạt nhân) được gọi là syncytium. Tất cả các hạt nhân trong syncytium đều giống hệt nhau, giống như tất cả các hạt nhân trong mỗi tế bào soma của bất kỳ sinh vật đa bào nào giống hệt nhau về trình tự DNA của bộ gen. Trước khi nhân có thể phân biệt hoạt tính phiên mã, phôi (syncytium) phải được chia thành các đoạn. Trong mỗi đoạn, một chuỗi các protein quy định sẽ tạo ra các gen cụ thể trong hạt nhân được phiên mã. Sự kết hợp kết quả của các protein sẽ chuyển các cụm tế bào thành các mô phôi sớm, mỗi chúng sẽ phát triển thành nhiều mô của bào thai và người trưởng thành sau đó phát triển (lưu ý: điều này xảy ra sau khi mỗi nhân trở thành bọc màng tế bào).
Phác thảo dưới đây là quá trình dẫn đến việc phân biệt tế bào và mô.
Gen hiệu ứng mẹ – phụ thuộc vào sự thừa kế của mẹ (tế bào chất).
Các gen phân cực trứng thiết lập trục Anteroposterior
Gen hiệu ứng Zygotic – phụ thuộc vào sự thừa kế Mendelian (cổ điển).
Các gen phân đoạn thiết lập 14 phân đoạn của phôi sử dụng trục hồi phục như một hướng dẫn
Gap gen thiết lập 3 phân đoạn rộng của phôi
Giống đôi quy tắc xác định 7 phân đoạn của phôi trong phạm vi của đoạn rộng thứ hai được xác định bởi các khoảng cách gen.
Các gen phân đoạn phân chia xác định 7 phân đoạn khác bằng cách chia mỗi phân đoạn trước đó có 7 đoạn thành các nửa trước và nửa sau
Giống gia vị (homeobox) sử dụng 14 phân đoạn như là pinpoint cho các loại tế bào khác nhau và sự phát triển mô học tương ứng với từng loại tế bào.
Con người
Con người là song phương và deuterostomes.
Ở người, cụm từ “phôi thai” dùng để chỉ bóng chia tế bào