Pohledy na plod v děloze, Leonardo da Vinci, ca. 1510-1512. Téma prenatálního vývoje je hlavní podmnožinou vývojové biologie.
Vývojová biologie je studium procesu, kterým organismy rostou a vyvíjejí se. Moderní vývojová biologie studuje genetickou kontrolu buněčného růstu, diferenciace a morfogeneze, což je proces, který vede ke vzniku tkání, orgánů a anatomie, v poslední době dokonce k regeneraci a stárnutí.
Vývoj nového života je spektakulární proces a představuje mistrovské dílo časové a prostorové kontroly genové exprese. Vývojová genetika studuje vliv, který mají geny na fenotyp, dané normálními nebo abnormálními epigenetickými parametry. Nálezy vývojové biologie mohou pomoci pochopit vývojové abnormality, jako jsou chromozomální aberace, které způsobují Downův syndrom. Pochopení specializace buněk během embryogeneze poskytlo informace o tom, jak se kmenové buňky specializují na specifické tkáně a orgány. Tyto informace vedly například ke klonování specifických orgánů pro lékařské účely. Dalším biologicky významným procesem, ke kterému dochází během vývoje, je apoptóza – programovaná buněčná smrt nebo „sebevražda“. K objasnění fyziologického a molekulárního základu tohoto buněčného procesu se používá mnoho vývojových modelů. Podobně může hlubší pochopení vývojové biologie podpořit větší pokrok v léčbě vrozených poruch a onemocnění, např. studium určování pohlaví u člověka může vést k léčbě poruch, jako je vrozená adrenální hyperplazie.
Vývojové modelové organismy
Vzorec genové exprese stanovený histochemickými testy GUS u Physcomitrella patens. Polycomb gen FIE je exprimován (modře) v neoplodněných vajíčkových buňkách mechu Physcomitrella patens (vpravo) a exprese ustane po oplodnění ve vyvíjejícím se diploidním sporofytu (vlevo). In situ GUS barvení dvou ženských pohlavních orgánů (archegonie) transgenní rostliny exprimující translační fúzi FIE-uidA pod kontrolou nativního promotoru FIE
Často používané modelové organismy ve vývojové biologii zahrnují:
Počáteční stádia lidské embryogeneze.
Vývoj embryí neprobíhá vždy správně a chyby mohou mít za následek vrozené vady nebo potrat. Často je důvodem genetická (mutace nebo chromozomová abnormalita), ale může docházet k vlivu prostředí (jako teratogeny) nebo stochastickým jevům. Abnormální vývoj způsobený mutací je také evolučně zajímavý, protože poskytuje mechanismus pro změny v tělesném plánu (viz evoluční vývojová biologie).
Růst je zvětšení tkáně nebo organismu. Růst pokračuje i po embryonálním stádiu a dochází k němu prostřednictvím proliferace buněk, zvětšení buněk nebo hromadění extracelulárního materiálu. V rostlinách má růst za následek vznik dospělého organismu, který je nápadně odlišný od embrya. Množící se buňky bývají odlišné od diferencovaných buněk (viz kmenové buňky a progenitorové buňky). V některých tkáních jsou proliferující buňky omezeny na specializované oblasti, jako jsou růstové ploténky kostí. Některé kmenové buňky však migrují tam, kde jsou potřebné, jako jsou mezenchymální kmenové buňky, které mohou migrovat z kostní dřeně za vzniku např. svalové, kostní nebo tukové tkáně. Velikost orgánu často určuje jeho růst, jako v případě jater, která po odstranění části dorostou zpět do své předchozí velikosti. Růstové faktory, jako jsou růstové faktory fibroblastů v embryu zvířete a růstový hormon u nedospělých savců, také řídí rozsah růstu.
Většina zvířat má larvální stádium, které se svým tělesným uspořádáním liší od dospělého organismu. Larva se náhle vyvíjí v dospělého jedince v procesu zvaném metamorfóza. Například housenky (larvy motýlů) se specializují na krmení, zatímco dospělí motýli (imagos) se specializují na let a rozmnožování. Když housenka dostatečně vyroste, změní se v nehybnou kuklu. Zde se imago vyvíjí z imaginárních plotének, které se nacházejí uvnitř larvy.
Regenerace je reaktivace vývoje tak, že chybějící část těla doroste zpět. Tento jev byl zkoumán zejména u mloků, kde mohou dospělí rekonstruovat celou končetinu po její amputaci. Výzkumníci doufají, že jednoho dne budou schopni vyvolat regeneraci u lidí (viz regenerační medicína). U dospělých lidí dochází jen k malé spontánní regeneraci, ačkoliv játra jsou výraznou výjimkou. Podobně jako u mloků, regenerace jater zahrnuje dediferenciaci některých buněk do embryonálního stavu.
Biologie vývojových systémů
Počítačová simulace mnohobuněčného vývoje je výzkumná metodika k pochopení funkce velmi složitých procesů podílejících se na vývoji organismů. Patří sem simulace buněčné signalizace, mnohobuněčných interakcí a regulačních genomových sítí při vývoji mnohobuněčných struktur a procesů (viz model francouzské vlajky nebo literatura v časopisech Category:Developmental biology). Minimální genomy pro minimální mnohobuněčné organismy mohou připravit cestu k pochopení takto složitých procesů in vivo.
Žlázy: Thyroglossální kanálek
Anatomie – Astrobiologie – Biochemie – Bioinformatika – Botanika – Buněčná biologie – Ekologie – Vývojová biologie – Evoluční biologie – Genetika – Genomika – Mořská biologie – Biobiologie člověka – Mikrobiologie – Molekulární biologie – Původ života – Paleontologie – Parazitologie – Patologie – Fyziologie – Taxonomie – Zoologie