Endoderm is een van de kiemlagen-aggregaten van cellen die zich vroeg tijdens het embryonale leven organiseren en waaruit alle organen en weefsels zich ontwikkelen. Alle dieren, met uitzondering van sponzen, vormen twee of drie kiemlagen via een proces dat bekend staat als gastrulatie. Tijdens de gastrulatie verandert een celbal in een tweelaags embryo dat bestaat uit een binnenste laag endoderm en een buitenste laag ectoderm. In complexere organismen, zoals gewervelde dieren, interageren deze twee primaire kiemlagen om te leiden tot een derde kiemlaag, genaamd mesoderm. Ongeacht de aanwezigheid van twee of drie lagen, endoderm is altijd de binnenste-meest laag. Endoderm vormt het epitheel – een type weefsel waarin de cellen nauw met elkaar verbonden zijn om platen te vormen—dat de primitieve darm lijnen. Vanuit deze epitheliale bekleding van de primitieve darm ontwikkelen zich organen zoals het spijsverteringskanaal, de lever, de alvleesklier en de longen.

gedurende de vroege stadia van gastrulatie drukt een groep cellen genaamd mesendoderm sets van zowel endoderm – als mesoderm-specifieke genen uit. De cellen in mesendoderm hebben de capaciteit om in of mesoderm of endoderm te onderscheiden, afhankelijk van hun positie onder omringende cellen. Wetenschappers hebben ontdekt dat mesendoderm wijdverspreid is onder ongewervelde dieren, waaronder de nematode Caenorhabditis elegans, en de paarse zee-egel, Strongylocentrotus purpuratus. Binnen gewervelde dieren, mesendoderm is gevonden in de zebravis, Danio rerio, en is geïndiceerd bij muizen, mus musculus.Endoderm werd in 1817 ontdekt door Christian Pander, een promovendus aan de Universiteit van Würzburg, in Würzburg, Duitsland. In zijn proefschrift, Beiträge zur Entwickelungsgeschichte des Hühnchens im Eie (bijdragen aan de ontwikkelingsgeschiedenis van de kip in het ei), beschreef Pander hoe twee lagen leiden tot een derde in het kuiken (Gallus gallus) embryo. Panders beschrijving van de vorming van deze lagen is het eerste verslag van gastrulatie bij het kuiken, en het grondde toekomstige studies van de kiemlagen. Martin Rathke van de Universiteit van Königsberg, in Königsberg, Pruisen (later Polen), vond al snel bewijs in een zich ontwikkelende rivierkreeft, Astacus astacus, van de twee lagen die Pander had beschreven. Rathke ‘ s vondst markeerde de eerste ontdekking van endoderm en ectoderm in een ongewervelde dier, maar die informatie werd twee decennia lang niet verder onderzocht.

De kiemlagen trokken de aandacht van vele wetenschappers in de negentiende eeuw. Karl Ernst von Baer van de Universiteit van Königsberg breidde het concept van kiemlagen uit tot alle gewervelde dieren in zijn tekst Über die Entwickelungsgeschichte der Thiere uit 1828. Beobachtung und Reflexion (over de ontwikkelingsgeschiedenis van de dieren.Waarnemingen en reflecties). Twintig jaar later paste Natuurhistoricus Thomas Henry Huxley in Engeland Panders concept van kiemlagen toe op kwallen. In zijn artikel “On the Anatomy and Affinities of the Family of the Medusae” uit 1849 merkte Huxley op dat de twee lagen cellen die hij zag in de volwassen kwallen op dezelfde manier met elkaar verbonden waren als de kiemlagen in kippenembryo ‘ s die Pander beschreef. De vereniging die Huxley tussen het lichaamsplan van de volwassen kwal en het gewervelde embryo maakte verbond de studie van groei en ontwikkeling, genoemd ontogenie, aan de studie van verhoudingen tussen organismen, genoemd fylogenie. Huxley ‘ s steun voor een relatie tussen ontogenie en fylogenie, later bekend als de theorie van recapitulatie, zou fundamenteel worden voor de werken van de late negentiende-eeuwse wetenschappers, zoals Charles Darwin, in Engeland, en Ernst Haeckel aan de Universiteit van Jena, in Jena, Duitsland. Deze en andere wetenschappers begonnen te kijken naar embryo ‘ s voor bewijs van evolutie.

door de jaren 1860 vergeleken onderzoekers kiemlagen in het dierenrijk. Begin in 1864 embryoloog Aleksandr Kovalevsky, die embryologie studeerde aan de Universiteit van St. Petersburg, in St. Petersburg, Rusland, bestudeerde ongewervelde dieren. Zijn onderzoek toonde aan dat ongewervelde embryo ’s dezelfde primaire kiemlagen hadden, endoderm en ectoderm, als gewervelde embryo’ s, en dat de lagen op dezelfde manier ontstonden in het dierenrijk. Kovalevski ‘ s bevindingen overtuigden velen over de universaliteit van de kiemlagen—een resultaat dat sommige wetenschappers een principe van de kiemlaag theorie maakten. De theorie van de kiemlaag stelde dat elk van de kiemlagen, ongeacht de soort, aanleiding gaf tot een vaste verzameling organen. Deze organen werden homologe over het dierenrijk geacht, effectief verenigend ontogenie met fylogenie. Wetenschappers als Haeckel in Duitsland en Edwin Ray Lankester aan het University College, Londen, in Londen, Engeland overtuigde velen om de theorie van de kiemlaag te accepteren tegen het einde van de negentiende eeuw.

hoewel de theorie van de kiemlaag brede steun kreeg, accepteerde niet iedereen het. Vanaf het einde van de negentiende eeuw maakten embryologen zoals Edmund Beecher Wilson in de Verenigde Staten en Wilhelm His en Rudolf Albert von Kölliker in Duitsland bezwaar tegen de absolute universaliteit van de kiemlagen die de theorie eiste. Deze tegenstanders van de theorie van de kiemlaag behoorden hoofdzakelijk tot een nieuwe traditie van embryoloog—zij die fysieke manipulaties van embryo ‘ s gebruikten om onderzoeksontwikkeling te ontwikkelen. In de jaren twintig leidden experimenten van wetenschappers als Hans Spemann en Hilde Mangold, in Duitsland, en Sven Hörstadius, in Zweden, ertoe dat wetenschappers de theorie van de kiemlaag ontmantelden.begin twintigste-eeuwse wetenschappers probeerden de kiemlagen vollediger te verklaren door te onderzoeken hoe embryo ‘ s van één cel naar duizenden cellen veranderden. Onder deze embryologen, Edwin Grant Conklin aan de Universiteit van Pennsylvania, in Philadelphia, Pennsylvania, was een van de eerste om cellijnen van het eencellige stadium te traceren. In zijn tekst uit 1905, the Organization and Cell-lineage of the Ascidian Egg, bracht Conklin de divisies en de daaropvolgende specialisatie van de cellen in kaart in het embryo van een ascidian, of zeespuit, een type ongewervelde zeewater dat een taaie buitenlaag ontwikkelt en zich vastklampt aan de zeebodem. Door een plot, of NoodKaart, van de ontwikkelingsroute van elk van de cellen te creëren, lokaliseerde Conklin de voorlopercellen, traceerde de vorming van elk van de kiemlagen, en toonde aan dat zelfs in zeer vroege stadia van ontwikkeling, het vermogen van sommige cellen om te differentiëren beperkt wordt.Conklins experimenten met het in kaart brengen van het lot, samen met vragen over het vermogen van cellen om te differentiëren, beïnvloedden wetenschappers als Robert Briggs, aan de Indiana University in Bloomington, Indiana, en zijn medewerker, Thomas King, aan het Institute for Cancer Research in Philadelphia, Pennsylvania. In de jaren 1950 begonnen Briggs en King aan een reeks experimenten om de ontwikkelingscapaciteit van cellen en embryo ‘ s te testen. In 1957 transplanteerden Briggs en King kernen van de vermoedelijke endoderm van de noordelijke luipaardkikker, Rana pipiens, in eieren waaruit ze de kernen hadden verwijderd. Deze techniek, die Briggs en Koning hielpen creëren, genoemd nucleaire transplantatie, stond hen toe om de timing van celdifferentiatie te onderzoeken, en de techniek werd een basis voor toekomstige experimenten in het klonen. Uit hun nucleaire transplantatieexperimenten, vonden Briggs en King dat tijdens endodermale differentiatie, het vermogen van de kern om cellen te helpen specialiseren geleidelijk wordt beperkt. Dit resultaat werd in 1960 ondersteund door het werk van John Gurdon, aan de Oxford University in Oxford, Engeland. Gurdon herschapen Briggs en King ‘ s experimenten met behulp van de Afrikaanse geklauwde kikker, Xenopus laevis, en Gurdon gevonden dat er significante verschillen tussen soorten in de snelheid en de timing van het begin van deze endodermale beperkingen.terwijl Briggs, King en Gurdon werkten aan het begrijpen van de beperking van het lot van endodermale cellen, onderzochten andere wetenschappers, zoals Pieter Nieuwkoop, van de Koninklijke Nederlandse Akademie van Wetenschappen in Utrecht, de vorming van kiemlagen. In 1969 publiceerde Nieuwkoop een artikel, “the Formation of the Mesoderm in Urodelean Amphibians. I. Induction by the Endoderm, ” waarin hij de interacties van het endoderm en ectoderm onderzocht. Nieuwkoop verdeelde embryo ’s van de salamander, Ambystoma mexicanum, in regio’ s van vermoedelijk endoderm en vermoedelijk ectoderm. Wanneer links te ontwikkelen in isolatie, mesoderm niet gevormd. Maar toen hij de twee weefsels hercombineerde, veroorzaakte het endoderm de vorming van mesoderm in aangrenzende gebieden van het ectoderm.

hoewel wetenschappers het lot van het endoderm hadden getraceerd, het vermogen van endodermale cellen hadden onderzocht om te differentiëren, en het inductiepotentieel van deze cellen hadden onderzocht, hebben ze tot de jaren ‘ 90 geen onderzoek gedaan naar de moleculaire routes die het endoderm specificeren en patronen geven. uit deze studies kwam de theorie naar voren dat de signalen van de moeder, of ontwikkelingseffecten die de moeder voorafgaand aan de bevruchting aan het ei bijdraagt, via drie hoofdfamilies van eiwitcoderende genen werken om de vroege differentiatie van endoderm te helpen reguleren. Deze signalen zijn proteã nen β-catenin, VegT, en Otx. De moleculaire wegen betrokken bij latere stadia van endoderm differentiatie en patterning zijn verschillend over species, vooral de transcriptiefactoren, of proteã nen die helpen genuitdrukking regelen. GATA factoren in het bijzonder worden uitgedrukt in mesendoderm en zijn noodzakelijk voor de endoderm om te differentiëren. Terwijl er sommige genetische elementen zijn behouden over het dierenrijk, zoals β-catenin, zijn sommige delen van de endoderm inductieweg, vooral signalen zoals de proteã NEN knoop en Wnt, gewerveld-specifiek. In 2002 kondigden Eric Davidson en zijn collega ‘ s van het California Institute of Technology in Pasadena, Californië, het volledige netwerk van genen aan die de specificatie van endoderm en mesoderm in zee-egels reguleren in hun paper, “a Genomic Regulatory Network for Development.”Davidson bevestigde dat netwerk van genen in een coauteur artikel gepubliceerd in 2012.