endoderma jest jedną z warstw zarodkowych—agregatów komórek, które organizują się na początku życia embrionalnego i z których rozwijają się wszystkie narządy i tkanki. Wszystkie zwierzęta, z wyjątkiem gąbek, tworzą dwie lub trzy warstwy zarodków w procesie zwanym gastrulacją. Podczas gastrulizacji kula komórek przekształca się w dwuwarstwowy zarodek zbudowany z wewnętrznej warstwy endodermy i zewnętrznej warstwy ektodermy. W bardziej złożonych organizmach, takich jak kręgowce, te dwie pierwotne warstwy zarodkowe oddziałują, dając początek trzeciej warstwie zarodkowej, zwanej mezodermą. Niezależnie od obecności dwóch lub trzech warstw, endoderm jest zawsze najbardziej wewnętrzną warstwą. Endoderma tworzy nabłonek-rodzaj tkanki, w której komórki są ściśle połączone ze sobą, tworząc arkusze—które linii pierwotnego jelita. Z tej nabłonkowej wyściółki prymitywnego jelita rozwijają się narządy takie jak przewód pokarmowy, wątroba, trzustka i płuca.

we wczesnych stadiach gastrulizacji grupa komórek zwana mezendodermą wyraża zestawy genów specyficznych zarówno dla endodermy, jak i mezodermy. Komórki w mezendodermie mają zdolność do różnicowania się w mezodermę lub endodermę, w zależności od ich położenia wśród otaczających komórek. Naukowcy odkryli, że mesendoderm jest rozpowszechniony wśród bezkręgowców, w tym nicienia Caenorhabditis elegans i jeżowca purpurowego, Strongylocentrotus purpuratus. U kręgowców mesendoderm stwierdzono u danio pręgowanego, Danio rerio, a u myszy, Mus musculus.

Endoderm, wraz z pozostałymi dwoma warstwami zarodkowymi, został odkryty w 1817 roku przez Christiana Pandera, doktoranta na Uniwersytecie w Würzburgu w Würzburgu w Niemczech. W swojej dysertacji Beiträge zur Entwickelungsgeschichte des Hühnchens im EIE (wkład w historię rozwoju kurczaka w jajku) Pander opisał, w jaki sposób dwie warstwy dają początek trzeciej w zarodku pisklęcia (Gallus gallus). Opis powstawania tych warstw przez Pandera jest pierwszym opisem gastrulacji u piskląt, a także podstawą przyszłych badań warstw zarodkowych. Martin Rathke z Uniwersytetu w Królewcu, w Prusach (późniejsza Polska), wkrótce znalazł dowód na rozwijające się raki, Astacus astacus, o dwóch warstwach, które opisał Pander. Odkrycie Rathke było pierwszym odkryciem endodermy i ektodermy u bezkręgowców, ale informacje te nie były dalej badane przez dwie dekady.

warstwy zarodkowe zwróciły uwagę wielu naukowców w XIX wieku. Karl Ernst von Baer na Uniwersytecie w Królewcu rozszerzył koncepcję warstw zarodkowych o wszystkie kręgowce w swoim tekście z 1828 roku Über die Entwickelungsgeschichte der Thiere. Beobachtung und Reflexion (On the Developmental History of the Animals.Obserwacje i refleksje). Dwadzieścia lat później historyk przyrody Thomas Henry Huxley z Anglii zastosował koncepcję warstw zarodkowych Pandera do meduz. W swojej pracy z 1849 „On The Anatomy and Affinities of the Family of the Medusae” Huxley zauważył, że dwie warstwy komórek, które widział u dorosłych meduz, były ze sobą powiązane w taki sam sposób, jak warstwy zarodkowe w zarodkach kurzych opisane przez Pandra. Związek, że Huxley między plan ciała dorosłej meduzy i zarodka kręgowców związane badania wzrostu i rozwoju, zwany ontogeny, do badania relacji między organizmami, zwany filogeny. Wsparcie Huxleya dla relacji między ontogenezą a filogenezą, później znanej jako teoria rekapitulacji, stało się fundamentalne dla prac naukowców z końca XIX wieku, takich jak Charles Darwin w Anglii i Ernst Haeckel na Uniwersytecie w Jenie, w Niemczech. Ci i inni naukowcy zaczęli szukać embrionów w poszukiwaniu dowodów ewolucji.

badacze z 1860 roku porównali warstwy zarodkowe w całym królestwie zwierząt. Począwszy od 1864 embriolog Aleksandr Kowalewski, który studiował embriologię na Uniwersytecie w Petersburgu, w St. Petersburg, Rosja, badał Bezkręgowce. Jego badania wykazały, że zarodki bezkręgowców miały te same pierwotne warstwy zarodkowe, endodermę i ektodermę, co zarodki kręgowców, i że warstwy powstały w ten sam sposób w całym królestwie zwierząt. Odkrycia Kowalewskiego przekonały wielu o uniwersalności warstw zarodkowych—w rezultacie niektórzy naukowcy stworzyli zasadę teorii warstw zarodkowych. Teoria warstwy zarodkowej utrzymywała, że każda z warstw zarodkowych, niezależnie od gatunku, dała początek stałemu zestawowi narządów. Organy te zostały uznane za homologiczne w całym królestwie zwierząt, skutecznie łącząc ontogenezę z filogenezą. Naukowcy tacy jak Haeckel w Niemczech i Edwin Ray Lankester z University College w Londynie przekonali wielu do przyjęcia teorii warstwy zarodkowej pod koniec XIX wieku.

chociaż teoria warstwy zarodkowej zyskała szerokie poparcie, nie wszyscy ją akceptowali. Począwszy od końca XIX wieku embriolodzy, tacy jak Edmund Beecher Wilson w Stanach Zjednoczonych oraz Wilhelm His i Rudolf Albert von Kölliker w Niemczech, sprzeciwiali się absolutnej uniwersalności warstw zarodkowych, której domagała się teoria. Przeciwnicy teorii warstwy zarodkowej należeli głównie do nowej tradycji embriologów – tych, którzy wykorzystywali fizyczne manipulacje zarodkami do badań nad rozwojem. XX wieku eksperymenty naukowców takich jak Hans Spemann i Hilde Mangold w Niemczech i Sven Hörstadius w Szwecji doprowadziły naukowców do rozmontowania teorii warstwy zarodkowej.

na początku XX wieku naukowcy próbowali dokładniej wyjaśnić warstwy zarodkowe, badając, w jaki sposób zarodki przekształciły się z jednej komórki w tysiące komórek. Wśród tych embriologów Edwin Grant Conklin z University of Pennsylvania w Filadelfii był jednym z pierwszych, którzy prześledzili linie komórkowe ze stadium jednokomórkowego. W swoim tekście z 1905 roku „organizacja i linia komórkowa jaja Ascydyjskiego” Conklin odwzorował podziały i późniejszą specjalizację komórek w zarodku ascydianu, czyli morskiego tryskacza, rodzaju morskich bezkręgowców, który rozwija twardą zewnętrzną warstwę i przylega do dna morskiego. Tworząc Wykres lub mapę losów drogi rozwojowej każdej z komórek, Conklin zlokalizował komórki prekursorowe, prześledził powstawanie każdej z warstw zarodkowych i pokazał, że nawet na bardzo wczesnych etapach rozwoju zdolność niektórych komórek do różnicowania staje się ograniczona.

eksperymenty z mapowaniem losów Conklina, wraz z pytaniami o zdolność komórek do różnicowania, wpłynęły na naukowców takich jak Robert Briggs z Indiana University w Bloomington w stanie Indiana i jego współpracownik Thomas King W Institute for Cancer Research w Filadelfii w Pensylwanii. W latach 50. Briggs i King rozpoczęli serię eksperymentów mających na celu sprawdzenie zdolności rozwojowych komórek i zarodków. W 1957 Briggs i King przeszczepili jądra z przypuszczalnego endodermu żaby lamparta Północnego, Rana pipiens, do jaj, z których usunęli jądra. Technika ta, którą Briggs i King pomogli stworzyć, zwana transplantacją jądrową, pozwoliła im zbadać czas różnicowania się komórek, a technika ta stała się podstawą przyszłych eksperymentów w klonowaniu. Na podstawie eksperymentów z transplantacją jądrową Briggs i King odkryli, że podczas różnicowania endodermalnego zdolność jądra do wspomagania specjalizacji komórek ulega stopniowemu ograniczeniu. Wynik ten został poparty w 1960 roku pracą Johna Gurdona na Uniwersytecie Oksfordzkim w Oksfordzie w Anglii. Gurdon odtworzył eksperymenty Briggsa i Kinga z użyciem afrykańskiej żaby szponiastej, Xenopus laevis, a Gurdon stwierdził, że istnieją znaczne różnice między gatunkami w szybkości i czasie wystąpienia tych ograniczeń endodermalnych.

podczas gdy Briggs, King i Gurdon pracowali nad zrozumieniem ograniczeń losów komórek endodermalnych, inni naukowcy, tacy jak Pieter Nieuwkoop, z Królewskiej holenderskiej Akademii Sztuki i Nauki w Utrechcie, w Holandii, badali powstawanie warstw zarodkowych. W 1969 Nieuwkoop opublikował artykuł ” the Formation of the Mesoderm in Urodelean Amphibians. I. Indukcja przez Endodermę”, w której badał interakcje endodermy i ektodermy. Nieuwkoop podzielił embriony Salamandry Ambystoma mexicanum na regiony endodermy przypuszczalnej i ektodermy przypuszczalnej. Po pozostawieniu do rozwoju w izolacji mezoderma nie tworzyła się. Ale kiedy połączył dwie tkanki, endoderma wywołała tworzenie mezodermy w sąsiednich regionach ektodermy.

chociaż naukowcy prześledzili losy endodermy, zbadali zdolność komórek endodermy do różnicowania się i zbadali potencjał indukcyjny tych komórek, nie zbadali szlaków molekularnych, które określają i modelują endodermę aż do lat 90. XX wieku.z tych badań wyłoniła się teoria, że sygnały matki lub efekty rozwojowe, które matka przyczynia się do jaja przed zapłodnieniem, działają przez trzy główne rodziny genów kodujących białko, aby pomóc regulować wczesne różnicowanie endodermy. Sygnały te są białkami β-catenin, VegT i Otx. Szlaki molekularne zaangażowane w późniejsze etapy różnicowania i modelowania endodermy są różne w zależności od gatunku, zwłaszcza czynników transkrypcyjnych lub białek, które pomagają regulować ekspresję genów. Czynniki GATA w szczególności są wyrażone w mesendodermie i są niezbędne do różnicowania endodermy. Chociaż istnieją pewne elementy genetyczne zachowane w całym królestwie zwierząt, takie jak β-katenina, niektóre części szlaku indukcji endodermy, zwłaszcza sygnały, takie jak białka węzłowe i Wnt, są specyficzne dla kręgowców. W 2002 Eric Davidson i jego współpracownicy z California Institute of Technology w Pasadenie w Kalifornii ogłosili pełną sieć genów regulujących specyfikację endodermy i mezodermy u jeżowców w swoim artykule ” a Genomic Regulatory Network for Development.”Davidson potwierdził tę sieć genów w współautorskim artykule opublikowanym w 2012 roku.