Embryologie

Medizinische Expertise: Dr. med. Nonnenmacher
Qualitätssicherung: Dipl.-Biol. Elke Löbel, Dr. rer. nat. Frank Meyer

Letzte Aktualisierung am: 2. September 2026

Dieser Artikel wurde unter Maßgabe medizinischer Fachliteratur und wissenschaftlicher Quellen geprüft.

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Die Entwicklung des Menschen beginnt mit der Gametogenese und der darauf folgenden geschlechtlichen Fortpflanzung. Eine Zelle, Gamet genannt, die sich aus Urkeimzellen gebildet hat und einen haploiden Chromosomensatz aufweist, trifft als Spermium auf eine weibliche Eizelle. Nach der Befruchtung entwickelt sich die Zygote, der Keim wird eingebettet und der Prozess der Embryogenese beginnt – das Heranwachsen eines Embryos. Die Embryologie untersucht und beobachtet diesen Prozess.

Was ist die Embryologie?

Die Embryologie ist ein Teilgebiet der Medizin und Entwicklungsbiologie. Das Wort „embryon“ stammt aus dem Griechischen und bedeutet Lebensfrucht.

Diese ist ein Teilgebiet der Medizin und Entwicklungsbiologie. Das Wort „embryon“ stammt aus dem Griechischen und bedeutet Lebensfrucht. Sie ist damit die Wissenschaft von der gesamten vorgeburtlichen Entwicklung.

Bereits im 5. Jh. v. Chr. wurden erste Theorien aufgestellt, wie sich ein Embryo entwickeln müsste. Die Vorstellung war allerdings noch vom gläubigen Aspekt geprägt, so setzte man den Akt einer göttlichen Schöpfung voraus. Der griechische Philosoph Aristoteles entwarf dann die Theorie, dass durch Sperma möglicherweise das Menstruationsblut der Frau auf irgendeine Weise aktiviert und damit die Bildung eines Embryos eingeleitet wird. Leonardo da Vinci unternahm erste Messungen der verschiedenen Stadien einer embryonalen Entwicklung, während bereits im 2. Jh. n. Chr. der ebenfalls griechische Arzt Galenos über die pränatale Entwicklung und über die Plazenta geschrieben hatte, Bedingungen, die die Embryologie bis in die Neuzeit prägten.

Über Jahrhunderte standen sich dabei zwei Erklärungen gegenüber. Die Präformationslehre nahm an, der spätere Mensch sei in der Keimzelle bereits vollständig, nur eben winzig klein, angelegt und müsse lediglich noch wachsen. Die Gegenposition, die Epigenese, ging davon aus, dass die Körperformen im Verlauf der Entwicklung neu entstehen. Caspar Friedrich Wolff trug im 18. Jahrhundert Beobachtungen zusammen, die für die Epigenese sprachen. Karl Ernst von Baer wies im 19. Jahrhundert die Eizelle der Säugetiere nach und beschrieb, dass sich die Organe aus wenigen übereinanderliegenden Zellschichten – den Keimblättern – bilden. Wilhelm Roux begründete daraufhin die Entwicklungsmechanik, die nicht mehr nur beschreibt, sondern durch Eingriffe am Keim nach den Ursachen fragt. Hans Spemann und Hilde Mangold zeigten schließlich mit Verpflanzungsversuchen an Amphibienkeimen, dass bestimmte Zellgruppen die Entwicklung ihrer Nachbarschaft steuern; für die Beschreibung dieses „Organisators“ erhielt Spemann den Nobelpreis für Physiologie oder Medizin.

Die Befruchtung, die Entwicklung einer befruchteten Eizelle bis hin zum Embryo wird hier näher untersucht, wobei sich die Embryologie in die allgemeine und spezielle einteilen lässt.

Behandlungen & Therapien

Die Plazenta bildet sich in der Gebärmutter einer Frau und versorgt den Embryo kontinuierlich mit Sauerstoff und Nährstoffen, die aus dem Stoffwechsel der Mutter gewonnen werden. Sie bildet sich nach der Einnistung der Blastozyste im Uterus und ist voll entwickelt etwa 500 Gramm schwer. Sie besteht aus einem mütterlichen und fetalen Anteil, während der Embryo über die Nabelschnur mit der Plazenta verbunden ist. Die Keimscheibe wiederum ist der Teil des befruchteten Eis, aus dem sich der Embryo bildet. All das gehört zum Fachgebiet der allgemeinen Embryologie.

Die spezielle Embryologie geht über die Entwicklung des Embryos hinaus und mehr auf die Heranbildung einzelner Organsysteme ein. Hier wird die Bildung von Gehirn, Herz, Lunge und anderen Organen näher betrachtet. Die Zusammenfassung behandelt dann die Embryologie des jeweiligen Organs.

Daneben gibt es die vergleichende Embryologie, die eine Embryonalentwicklung unterschiedlicher Spezies gegenüberstellt und darüber auch Rückschlüsse auf phylogenetische Aspekte gewinnt, die deskriptive, die das Entstehen tierischer oder pflanzlicher Strukturen analysiert, die kausale, die Funktions- und Kausalanalyse betreibt und die Frage nach determinierenden Faktoren stellt, die die Entwicklung des Embryos beeinflussen, und die phylogenetisch ausgerichtete Embryologie, die eine Analyse der Evolution vornimmt und dabei phylogenetisch bedingte Veränderungen in den Abläufen betrachtet, wodurch wiederum die Homologieforschung bereichert wird.

Weitere Gebiete, auf die die Embryologie Einfluss hat, sind die Immunologie, Gewebekultur und Endokrinologie. Hinzu kamen die Zellfusion und die Methode des Kerntransfers. Fachrichtungen verschmolzen nach und nach miteinander, so dass z. B. Genetiker, Entwicklungs- und Molekularbiologen zusammenarbeiteten.

Ein weiteres Teilgebiet ist auch die molekulare Embryologie. Diese befasst sich speziell mit den molekularen Vorgängen, die während der Embryonalentwicklungsphase ablaufen. Relevant sind die Mechanismen, welche die Zelldifferenzierung steuern. Dabei wurde festgestellt, dass die Entwicklung des Embryos bei Tieren und Menschen im Sinne eines molekularen Niveaus ähnlich sind. Ebenso konnte so herausgefunden werden, dass an der Entwicklung beteiligte Gene eine wichtige Rolle für eventuelle Krankheiten beim Menschen spielen.

Diagnose & Untersuchungsmethoden

Ein Defekt, der sich während der Entwicklung des Fötus einstellt, wird Fetopathie genannt. Am empfindlichsten für schädliche Einwirkungen ist allerdings der erste Abschnitt der Schwangerschaft, in dem die Organe angelegt werden; in den beiden folgenden Abschnitten entstehen seltener Fehlbildungen und eher Funktions- und Wachstumsstörungen, weil die meisten Organe bereits gebildet sind. Die Ursachen solcher Fetopathien – etwa Infektionserreger, Gifte oder Stoffwechselstörungen der Mutter – können über die Plazenta auf dem Blutweg zum Fetus gelangen.

Die Wissenschaft verspricht sich u. a. große Heilungschancen für Krankheiten, die bisher kaum behandelt wurden, durch das Nutzen embryonaler Stammzellen. Zur Gewinnung solcher werden menschliche Embryos in einem sehr frühen Stadium zerstört, daher ist dieses Verfahren noch äußerst umstritten. Während in Deutschland die Gewinnung embryonaler Stammzellen verboten ist, wurden in Amerika und Großbritannien solche Testversuche bereits unternommen, so z. B. bei Patienten, die an der Krankheit „Morbus Stargardt“ litten. Embryonale Stammzellen können sich als Körperzellen in jede Art von Gewebe verwandeln und damit kranke Zellen ersetzen. Den Versuchspersonen wurden embryonale Stammzellen in die Augen gesetzt, um zu testen, ob diese sich mit der beschädigten Netzhaut vertragen. Das Ergebnis wurde als positiv berichtet.

Die Abschnitte der vorgeburtlichen Entwicklung

Die vorgeburtliche Entwicklung wird üblicherweise in drei Abschnitte gegliedert, die ohne scharfe Grenze ineinander übergehen.

Am Anfang steht die Keimesentwicklung. Die Befruchtung findet in der Regel im Eileiter statt. Aus der befruchteten Eizelle, der Zygote, gehen durch rasch aufeinanderfolgende Teilungen immer kleinere Zellen hervor; der so entstehende Zellhaufen wird als Morula bezeichnet. Anschließend bildet sich in ihm ein flüssigkeitsgefüllter Hohlraum, und der Keim wird zur Blastozyste. In ihr lassen sich bereits zwei Zellgruppen unterscheiden: die innere Zellmasse, aus der der eigentliche Embryo hervorgeht, und die äußere Zellschicht, aus der sich die kindlichen Anteile der Plazenta entwickeln. Etwa eine Woche nach der Befruchtung nistet sich die Blastozyste in der Gebärmutterschleimhaut ein.

Es folgt die Embryonalperiode. In der Gastrulation ordnen sich die Zellen zu drei Keimblättern um: Ektoderm, Mesoderm und Entoderm. Aus dem Ektoderm gehen im Wesentlichen das Nervensystem und die Haut hervor, aus dem Mesoderm unter anderem Skelett, Muskulatur, Herz und Blutgefäße sowie die Nieren, aus dem Entoderm die Auskleidung des Verdauungsschlauchs und die daraus hervorgehenden Organe wie Lunge, Leber und Bauchspeicheldrüse. Kurz darauf schließt sich in der Neurulation die Neuralplatte zum Neuralrohr, der gemeinsamen Anlage von Gehirn und Rückenmark. In dieser vergleichsweise kurzen Zeit werden alle Organsysteme angelegt; sie ist deshalb der Kern dessen, was die Embryologie untersucht. Mit dem Ende der achten Woche nach der Befruchtung gilt die Embryonalperiode als abgeschlossen – der Keim wird von da an als Fetus bezeichnet.

Der dritte Abschnitt ist die Fetalperiode. Neue Organe entstehen hier nicht mehr. Im Vordergrund stehen Wachstum, Ausreifung und die Aufnahme der Funktion. Ein Beispiel ist die Reifung der Lunge, die erst gegen Ende der Schwangerschaft so weit fortgeschritten ist, dass die Atmung nach der Geburt ohne Unterstützung gelingt; bei einer Frühgeburt ist genau das häufig das bestimmende Problem. Auch das Gehirn entwickelt sich in dieser Zeit weiter und bleibt über die Geburt hinaus formbar.

Warum der Zeitpunkt einer Störung zählt

Für die Frage, welche Folgen eine schädigende Einwirkung hat, ist oft weniger ihre Art entscheidend als der Zeitpunkt, zu dem sie eintritt. Jedes Organ durchläuft ein begrenztes Zeitfenster, in dem es besonders empfindlich reagiert; die Embryologie spricht von kritischen oder sensiblen Phasen. Trifft eine Störung ein Organ vor oder nach diesem Fenster, bleibt sie für dieses Organ ohne Folgen – dieselbe Einwirkung kann also je nach Zeitpunkt sehr Unterschiedliches bewirken oder auch gar nichts.

Für die ersten beiden Wochen nach der Befruchtung wird in der Lehrbuchdarstellung das sogenannte Alles-oder-Nichts-Prinzip beschrieben: Der Keim besteht noch aus wenig spezialisierten Zellen. Eine Schädigung führt daher entweder zum Absterben des Keims und damit zu einer häufig unbemerkten Fehlgeburt, oder sie wird von den verbliebenen Zellen ausgeglichen. Die größte Empfindlichkeit für Fehlbildungen fällt in die anschließende Embryonalperiode, in der die Organe angelegt werden. Das Zentralnervensystem bildet eine Ausnahme: Es entwickelt sich über die gesamte Schwangerschaft hinweg und kann deshalb auch spät noch beeinträchtigt werden.

Als auslösende Einflüsse werden unter anderem Infektionen der Mutter in der Frühschwangerschaft – klassisch die Röteln –, Alkohol mit dem Bild der Alkoholembryopathie, Nikotin, bestimmte Medikamente, ionisierende Strahlung und Stoffwechselerkrankungen der Mutter wie ein unzureichend eingestellter Diabetes mellitus beschrieben. Ob und wie stark sich ein solcher Einfluss auswirkt, hängt neben dem Zeitpunkt auch von der Stärke der Einwirkung und von der Empfindlichkeit des einzelnen Keims ab; aus dem Vorliegen einer Einwirkung allein lässt sich im Einzelfall nicht auf eine Schädigung schließen.

Besonders gut untersucht ist der Zusammenhang zwischen der Versorgung der Mutter mit Folsäure und den Neuralrohrdefekten, zu denen die Spina bifida gehört. Da sich das Neuralrohr sehr früh schließt – zu einer Zeit, in der viele Frauen von der Schwangerschaft noch nichts wissen –, setzen die daraus abgeleiteten ärztlichen Empfehlungen bereits vor der Empfängnis an. Die konkrete Umsetzung gehört in die ärztliche Beratung.

Wie die Embryologie arbeitet

Menschliche Keimlinge stehen der Forschung nur in sehr engen Grenzen zur Verfügung. Das Wissen der Embryologie stammt deshalb aus mehreren Quellen, die einander ergänzen.

Die historische Grundlage bilden Sammlungen konservierter Keimlinge, die in lückenlose Schnittserien zerlegt und mikroskopisch ausgewertet wurden. Aus solchen Sammlungen entstand die Einteilung in Carnegie-Stadien. Sie ordnet die frühe Entwicklung nicht nach Kalendertagen, sondern nach dem tatsächlich erreichten Formzustand – ein wichtiger Unterschied, weil Keime gleichen Alters unterschiedlich weit entwickelt sein können.

Ein zweiter Zugang sind Modellorganismen. Seeigel, Krallenfrosch, Huhn, Zebrafisch und Maus lassen sich beobachten und im Versuch verändern; an ihnen wurden die grundlegenden Mechanismen der Zelldifferenzierung beschrieben. Weil die Entwicklung auf molekularer Ebene bei Tieren und Menschen in weiten Teilen ähnlich verläuft, sind solche Befunde aussagekräftig – übertragbar sind sie dennoch nur begrenzt und jeweils nur mit eigener Prüfung.

Hinzu kommen die Verfahren der Zell- und Molekularbiologie: Markierungstechniken, mit denen sich verfolgen lässt, wohin eine bestimmte Zelle im späteren Körper gelangt, Färbungen und molekulare Marker, Untersuchungen der Genaktivität sowie dreidimensionale Rekonstruktionen und Zeitrafferaufnahmen. In jüngerer Zeit werden zusätzlich aus Stammzellen gewonnene dreidimensionale Zellverbände genutzt, die einzelne Entwicklungsschritte im Labor nachbilden sollen.

Am lebenden Menschen bleibt vor allem der Ultraschall. Er zeigt Wachstum, Bewegungen und Organanlagen im zeitlichen Verlauf und verbindet damit die beschreibende Embryologie mit der Pränataldiagnostik.

Bedeutung für die heutige Medizin

Die Embryologie ist kein rein theoretisches Fach. Mehrere medizinische Bereiche beruhen unmittelbar auf ihren Ergebnissen.

Die Lehre von den Fehlbildungen ordnet angeborene Fehlbildungen dem Zeitpunkt ihrer Entstehung zu. Für Eltern, die nach der Ursache eines Befundes fragen, ist das oft die einzige Möglichkeit, ihn überhaupt einzuordnen; ebenso hängt daran die Frage, ob und wie hoch ein Wiederholungsrisiko bei einer weiteren Schwangerschaft ist.

In der Pränataldiagnostik richten sich die Zeitpunkte der Untersuchungen nach dem Entwicklungsstand: Bestimmte Strukturen lassen sich erst beurteilen, wenn sie angelegt und groß genug sind. Auch die Aussagekraft und die Grenzen von Chorionzottenbiopsie und Fruchtwasseruntersuchung ergeben sich daraus, welches Gewebe zu welchem Zeitpunkt überhaupt gewonnen werden kann.

In der Reproduktionsmedizin wird die frühe Entwicklung unmittelbar beobachtet. Bei der In-vitro-Fertilisation beurteilen embryologisch ausgebildete Fachkräfte die Teilungsschritte im Labor. Die Präimplantationsdiagnostik setzt an einem sehr frühen Keim an und ist in Deutschland nur in eng umgrenzten Fällen und nach Prüfung durch eine Ethikkommission zulässig.

Für Chirurgie und Anatomie erklärt die Entwicklungsgeschichte Lagebeziehungen, die sonst willkürlich wirken – etwa den auffällig weiten Verlauf einzelner Nerven und Gefäße, der sich aus der Wanderung von Organanlagen während der Entwicklung ergibt. Aus demselben Grund treten bestimmte Fehlbildungen regelmäßig gemeinsam auf: Sie gehen auf eine Störung desselben Entwicklungsschritts zurück.

Der rechtliche Rahmen ist in Deutschland eng gezogen. Das Embryonenschutzgesetz begrenzt den Umgang mit menschlichen Embryonen, der Umgang mit embryonalen Stammzellen ist zusätzlich gesetzlich geregelt. Welche Forschung erlaubt ist, wird international sehr unterschiedlich beantwortet – ein Grund dafür, dass Meldungen über Versuche aus dem Ausland nicht ohne Weiteres auf die deutsche Rechtslage übertragbar sind.

Abgrenzung zu verwandten Gebieten

Die Embryologie grenzt an mehrere Fächer, die sich teilweise mit denselben Fragen befassen; die Übergänge sind fließend.

Die Entwicklungsbiologie ist das übergeordnete Fach. Sie untersucht die Entwicklung von Lebewesen allgemein, nicht nur die des Menschen, und bezieht auch Wachstum und Regeneration nach der Geburt ein.

Die Anatomie beschreibt den fertigen Körperbau, die Embryologie erklärt, wie er zustande gekommen ist. Beide werden in der ärztlichen Ausbildung deshalb eng miteinander verbunden unterrichtet; entwicklungsgeschichtliche Kapitel sind fester Bestandteil anatomischer Lehrbücher.

Die Humangenetik fragt nach den Erbanlagen und ihren Veränderungen. Ihre Berührung mit der Embryologie liegt dort, wo eine genetische Veränderung sich erst über einen gestörten Entwicklungsschritt auswirkt – die Erbanlage erklärt dann das Ob, die Embryologie das Wie und Wann.

Die Geburtshilfe und die Pränatalmedizin wenden das Wissen am Einzelfall an: Sie betreuen Schwangerschaft und Geburt und beurteilen auffällige Befunde. Die Neugeborenenmedizin schließt daran nach der Geburt an. Und die vergleichende sowie die stammesgeschichtlich ausgerichtete Embryologie verbinden das Fach mit der Zoologie und der Erforschung der Evolution.

Quellen

• Sadler, T. W.: Taschenlehrbuch Embryologie.
  ISBN: 9783132200258

• Brand-Saberi, B.: Kurzlehrbuch Embryologie.
  ISBN: 9783132451971

• Moore, K. L., Persaud, T. V. N., Torchia, M. G.: Embryologie.
  ISBN: 9783437411137

• Murken, J., Grimm, T., Holinski-Feder, E., Zerres, K. (Hrsg.): Taschenlehrbuch Humangenetik.
  ISBN: 9783132416871

• Pape, H.-C., Kurtz, A., Silbernagl, S. (Hrsg.): Physiologie.
  ISBN: 9783132446083

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