A kísérleti embriológia az ága embriológia amely manipulációk és kísérletek embriók növelése érdekében ismereteket evolúciós fejlődésbiológia . Az embriókon általában alkalmazott manipulációk három fő technika variációi: vágás, ragasztás és festés. Ezenkívül, mivel az embriók nagyon érzékenyek a stresszre, a kutatóknak fejleszteniük kell a mikromanipulációs készségeket, és alapos ismeretekkel kell rendelkezniük az embriók anatómiájáról, normális fejlődésükről és nevelésükről. Ennek a tudományágnak az úttörői között vannak Wilhelm Roux , Hans Spemann , Ross Harrison , Frank Lillie és Viktor Hamburger.
Az 1880-as években kezdett egyre nagyobb szerepet kapni a kísérleti embriológia. Abban az időben Németországban találtuk a legtöbb embriológust, akik erre az új ágra szakosodtak. Ez a tudományág több nevet is kapott, például "fejlődési mechanika" vagy "Entwicklungsmechanik" német nyelven, biomechanika, fejlődésfiziológia, valamint kauzális embriológia. 1888-ban Wilhelm Roux elvégezte blasztomer denaturáló kísérletét, amely kiindulópontként szolgált a kísérleti embriológia területén. Elejétől a XX th században , Theodor Boveri bizonyította, hogy fontos egy teljes készlet kromoszómák normális fejlődéshez azáltal, hogy a morfológia tengeri sün megtermékenyített embriók egynél több spermát. Arra a következtetésre jutott, hogy a kromoszómák jelentik a genetikai anyag forrását. Boveri embriómegszakítási kísérleteket is végzett genetikai információk megsemmisítésére. Kutatása lehetővé tette számára annak bizonyítását, hogy a kromoszómákban található információk ép DNS-től függenek . A kísérleti embriológia szintén nagy szerepet játszott a gerincesek idegfejlődésének alapelveinek felfedezésében . Hans Spemann 1924-ben a kísérleti embriológiában végzett munkája arra a felfedezésre vezetett, hogy az idegrendszer kölcsönhatások kiváltásával fejlődik a szomszédos sejtek között, és felfedezték a kétéltűek embrióiban a Spemann-Mangold szervezőt . Ezeknek a felfedezéseknek köszönhette, hogy Hans Spemann 1935-ben Nobel-díjat nyert . Ross Granville Harrison ezen a téren is úttörő volt, és számos felfedezést tett, amelyek a biológia területén fejlettebb tudást nyújtottak. Első dokumentumait német nyelven tette közzé 1893 és 1895 között. 1893-ban visszatért az Egyesült Államokba, a Johns Hopkins Egyetemre, és kezdett jobban érdekelni a rendszer embriológiájával kapcsolatos kísérletek. Különböző kísérleteket végzett béka embriókkal, beleértve a transzplantációkat is. Béka embriókkal sikerült 1907-ben elkészítenie az első szövetkultúrákat. A szövetkultúráról szóló publikációi további kutatásokat eredményeztek az onkológiában, a virológiában, a genetikában és számos más területen. A kísérleti növényi embriológiában sokkal lassabban haladtak, mint az állatok embriológiájában. Ez részben annak köszönhető, hogy a növényi embriókat nehezebb megfigyelni és kivonni, mint az állatokét. Valójában embrionális életük során a szülői szövetekbe vannak zárva, ami azt jelenti, hogy rejtve vannak.
A kísérleti embriológia három fő technikán alapszik: vágás, ragasztás és színezés. Ezeket a technikákat és azok variációit ma is alkalmazzák. A vágási technika magában foglalja a szövet, sejtcsoport vagy egyetlen sejt méretének csökkentését vagy teljes eltávolítását annak igazolása érdekében, hogy a kivágott rész szükséges-e egy kulcsfontosságú fejlődési esemény során. Ez a technika alkalmazható szövetek vagy sejtek izolálására más vizsgálatokhoz történő felhasználásra is. A kötési technika magában foglalja a szövetek vagy sejtek transzplantációját egy donor embrióból egy gazda embrióba. Ez akkor tehető meg, amikor a két embrió azonos fejlődési szakaszban van, vagy amikor különböző fejlődési szakaszban vannak. A transzplantációt elvégezhetjük a gazdával azonos helyen vagy egy másik helyen is ( ectopia ). Hans Spemann és Hilde Mangold ezt a manipulációt használták kétéltű embriókkal végzett kísérleteik során. A festési technika célja az embrió, sejtek vagy akár egy transzplantáció egy bizonyos részének azonosítása. Ez a manipuláció tehát olyan markerek használatát foglalja magában, mint a színezékek, hogy képesek legyenek követni a sejtek mozgását és sorsát a fejlődés során. Az elmúlt években az embriológusok új technológiákhoz és ismeretekhez jutottak, lehetővé téve számukra a kevésbé vizsgált fajok kutatását és új manipulációk végrehajtását.
Az ezen az ágon kutató embriológusok főleg négy gerinces organizmus modellt használtak fel az idegrendszer fejlődésének alapelveinek jobb megértése érdekében. Kezdetben inkább "primitívebb" gerinces organizmusokat használtak, mivel úgy tűnt, hogy könnyebben kezelhetők. A kísérleti embriológia területe ezután fejlettebb modellek felé fordult azzal a céllal, hogy ismereteket szerezzen az emberi embrió normális és abnormális fejlődéséről. A XIX . Században kétéltűeket használó embriológusok, a XX . Század elején pedig meleg modellt vagy csibét kezdtek használni. Egereket is használtak, de ezek embriói kevésbé hozzáférhetők, mivel a méhben fejlődnek . A XX . Század vége felé kezdték használni a zebrafish embriókat . Ezek előnye, hogy átlátszóak, és velük könnyen mutációkat lehet generálni a fejlődési génekben . Az elején használt kétéltűek békák ( Rana ) és szalamandrák ( Ambystoma ) voltak, de ezeket a Xenopus laevis béka váltotta fel .
A kísérleti embriológiában végzett úttörő kísérletében Wilhelm Roux forró tű segítségével denaturálja a Rana fusca béka két blasztomerjének egyikét. Így a bal blastomer elpusztul a tű által, de a jobb oldali érintetlen marad, és tovább tagolódik . Ennek eredményeként a lárvaszerkezetek felét az ép blastomer képezi. Roux arra a következtetésre jut, hogy az embrionális sejtek fejlődése előre meghatározott. Ez a fajta fejlődés figyelhető meg a békákat az úgynevezett „ mozaik fejlődés ”, és megtalálható számos más taxon , mint a fonálféreg Caenorhabditis elegans amelyek tárgya volt számos tanulmány.
1923-ban megjelent cikkükben Hans Spemann és Hilde Mangold a gasztronómiai stádiumban manipulálják a gőte embrióit . Vesznek egy darabot a gastruláló embrió blastopórusának háti ajakából , majd átültetik egy másik embrió másik régiójába, ami másodlagos embriót képez. Szervezőként emlegetik ezt a darabot (később Spemann-Mangold szervező néven ismerték ). Az átültetett blastopore háti ajka differenciálódik egy somokokkal körülvett notochordba. A fogadó embrió szövet, amely megtalálható a tetején a transzplantált embrionális szövetet differenciálódik egy velőlemeznek . A gazda embrió ezután egy másodlagos embrióval rendelkezik, amelynek primitív központi idegrendszere az indukcióval kapott ideglemezről származik. Eredményeikkel bemutatják a szervező azon képességét, hogy képes legyen irányítani a befogadó embrió szövetének fejlődését, és ezáltal egy szervezetet átadni a környezetének.
Kísérleti embriológiával lehetséges követni egy sejtet vagy sejtcsoportot az embrió egy meghatározott régiójából, majd meghatározni a leánysejtek végső fenotípusait és helyzetét. Tehát ábrázolhatjuk, hogy az embrió különböző régióinak sejtjei mik lesznek az embrió normális fejlődése során. Ezt hívják sejtes sors feltérképezésnek. Az embriók megfigyelésével és manipulálásával meg lehet vizsgálni azt a vonalat is, amelyet az egyes sejtek előállítanak, és az ebből származó fenotípusokat. A sejtek sorsának térképének elkészítéséhez vagy a sejtek nyomon követéséhez a kísérleti embriológusnak időnként jelölőt kell bevezetnie az embrióba. Ez a két típusú embrióvizsgálat azonban nem nyújt tökéletes adatokat. A térképek nem engedik pontosan megmondani, hogy bizonyos sejtek létrehoznak-e egy bizonyos szövetet vagy sejttípust. Például előfordulhat, hogy a celláknak nincs információjuk arról, hogy mi lesz belőlük, de mégis áthúzhatók egy másik pozícióba, ahol utasításokat kapnak. Ezen túlmenően, bár egy sejt származásának tanulmányozása megmutatja, hogy a sejt melyik fenotípust fogadta el, ez a tanulmány nem teszi lehetővé, hogy megtudjuk, milyen más fenotípusokat képes a sejt elfogadni. Ezen okok miatt tekintik ezt a két típusú vizsgálatot folyamatban lévő munkának, amelyet felül lehet vizsgálni.