Bằng cách nào một tế bào duy nhất là trứng có thể sinh ra một cơ thể trọn vẹn?
Năm 1995, giải thưởng Nobel về Sinh lý học và Y học đã được trao cho Christiane Nusslein-Volhard, Eric Wieschaus và Edward Lewis vì những khám phá của họ về việc ''kiểm soát di truyền sự phát triển phôi sớm''. Vào cuối những năm 1970, hai người có tên đầu tiên đã xác định được các gen có liên quan đến kế hoạch xây dựng cơ thề theo trục đầu-đuôi ở ruồi dấm. Còn nhà di truyền học Mỹ Edward Lewis đã chứng minh giả thuyết về việc kiểm soát di truyền sự phát triển các đốt của cơ thề, cũng ở ruồi dấm. Những gen có liên quan được gọi là ''điều biến'' đã được tìm thấy vào những năm 1980 ở động vật có vú, nhưng rất xa cách ruồi dấm về mặt tiến hóa. Hiện tượng bảo toàn kỳ lạ các gen điều hòa sự phát sinh hình thái này, chủ yếu đã được hai nhà di truyền học Walter Gehring và Denis Duboule chứng minh, là một trong những khám phá lớn của sinh học về sự phát triển trong 20 năm qua.
Nhưng không chỉ có nhân và các gen của nó điều phối sự phát triển phôi. Tế bào chất của noãn bào cũng quan trọng. Kỹ thuật nhân bản (xem mục Nhân bản) đã chứng minh điều này, là kỹ thuật chỉ có cơ hội thành công nếu nhân của tế bào thể hình[1] định sử dụng chuyển được vào tế bào chất của noãn bào. Ở nhiều loài như côn trùng hoặc lưỡng cư, các gen của sự phát triển đáp lại một số chất có trong tế bào chất này. Nồng độ của mỗi chất có thể thay đổi theo cái mà người ta gọi là građien của nồng độ tế bào chất. Một kiểu phân hoá xác định tương ứng với một nồng độ nhất định cho nên mới có từ định tính ''chất tạo hình'' để quy cho những chất này. Có nhiều ví dụ về građien của chất tạo hình đóng vai trò quan trọng trong việc xác định các vùng khác nhau của phôi. Trong khi tạo phôi, sau một giai đoạn phân chia tế bào, những tế bào này bắt đầu di chuyển và tự tổ chức: đó là sự phát sinh hình thái. Một mặt diễn ra sự tương tác giữa các tế bào này với nhau, và mắt khác giữa chúng với chất liệu bên ngoài tế bào. Các tương tác này có tác dụng định hướng sự phân hoá tế bào dẫn đến sự hình thành các mô và cơ quan.
