„Pohledy na plod v děloze“, Leonardo da Vinci, asi 1510-1512. Vývoj plodu je hlavním předmětem vývojové biologie.
Vývojová biologie se zabývá studiem procesů, při nichž organismy rostou a vyvíjejí se. Moderní vývojová biologie studuje genetickou kontrolu růstu, diferenciace a „morfogeneze“ buněk, což je proces, který dává vzniknout tkáním, orgánům a anatomii.
Embryologie je podobor, který se zabývá studiem organismů mezi jednobuněčným stádiem (obecně zygota) a koncem embryonálního stádia, které nemusí nutně znamenat začátek volného života. Embryologie byla původně až do 20. století spíše popisnou vědou. Embryologie a vývojová biologie se dnes zabývají různými kroky nezbytnými pro správné a úplné vytvoření těla živého organismu.
Související obor evoluční vývojová biologie vznikl převážně v 90. letech 20. století a je syntézou poznatků molekulární vývojové biologie a evoluční biologie, která se zabývá rozmanitostí forem organismů v evolučním kontextu.
Poznatky vývojové biologie mohou pomoci pochopit vývojové poruchy, jako jsou chromozomální aberace, například Downův syndrom. Pochopení specializace buněk během embryogeneze může přinést informace o tom, jak specializovat kmenové buňky na specifické tkáně a orgány, což by mohlo vést ke specifickému klonování orgánů pro lékařské účely. Dalším biologicky důležitým procesem, který probíhá během vývoje, je apoptóza – programovaná buněčná smrt neboli „sebevražda“. Z tohoto důvodu se k objasnění fyziologie a molekulární podstaty tohoto buněčného procesu používá mnoho vývojových modelů. Podobně může hlubší pochopení vývojové biologie podpořit větší pokrok v léčbě vrozených poruch a nemocí, např. studium určování lidského pohlaví může vést k léčbě poruch, jako je vrozená hyperplazie nadledvin.
Molekulární mechanismy vývoje
V průběhu druhé poloviny 20. století byly identifikovány typy molekul, které se podílejí na embryonálním vývoji. Transkripční faktory jsou klíčovými regulátory toho, které geny se v buňkách exprimují. Řízení transkripce v různých diferencovaných typech buněk umožňuje, aby každý typ buňky (epitelová, svalová, neuronová atd.) exprimoval různé množství možných proteinů. Transkripční faktory jsou regulovány cestami přenosu signálu, které přenášejí signály z vnějšku buněk do buněčného jádra. Dráhy transdukce signálu často zahrnují receptory, ligandy receptorů a enzymy, jako jsou proteinkinázy. Jednou z klíčových tříd genů, které jsou v různých typech buněk různě regulovány transkripčními faktory, jsou geny pro proteiny buněčné adheze. Proteiny buněčné adheze patří mezi klíčové regulátory morfogeneze. Funkce těchto různých proteinů ve vývoji jsou často objasňovány experimentálně pomocí technik vyřazení genů v embryích.
Koncepty vývojové biologie
Vývojové modelové organismy
Mezi často používané modelové organismy ve vývojové biologii patří:
Vývojová systémová biologie
Počítačová simulace mnohobuněčného vývoje je výzkumnou metodou, která umožňuje pochopit funkci velmi složitých procesů, jež se podílejí na vývoji organismů. Patří sem simulace buněčné signalizace, vícebuněčných interakcí a regulačních genomických sítí při vývoji mnohobuněčných struktur a procesů (viz Biologická fyzika vyvíjejícího se embrya). Minimální genomy pro minimální mnohobuněčné organismy mohou otevřít cestu k pochopení těchto složitých procesů in vivo.
Anatomie – Astrobiologie – Biochemie – Bioinformatika – Botanika – Buněčná biologie – Ekologie – Vývojová biologie – Evoluční biologie – Genetika – Genomika – Biologie moře – Biologie člověka – Mikrobiologie – Molekulární biologie – Původ života – Paleontologie – Parazitologie – Patologie – Fyziologie – Taxonomie – Zoologie