原腸化（gastrulation）是胚胎拓撲結構重組的核心形態發生事件，涉及協調的細胞遷移、形變和命運決定。
三胚層規範由 Nodal/Activin、BMP、Wnt 和 FGF 信號梯度的組合編碼決定。在小鼠中：（1）Nodal（TGF-β 家族）信號在近端內臟內胚層（visceral endoderm, VE）中產生梯度，高濃度 Nodal 誘導確定性內胚層（definitive endoderm, DE），中濃度誘導中胚層；（2）BMP4 從胚外外胚層（extraembryonic ectoderm）分泌，與近端 Wnt3 共同指定後側中胚層和原條形成位點；（3）前端內臟內胚層（AVE, anterior visceral endoderm）分泌 Dkk1 和 Cerberus-like 蛋白抑制 Wnt 和 Nodal，保護前端外胚層避免中胚層化（Perea-Gomez et al., 2002, Dev Cell）。
上皮-間充質轉換（EMT）在原腸化中的角色
原條處的 EMT 是細胞從上皮層遷入內部的關鍵。分子機制包括：（1）FGF 信號下調 E-cadherin 表達（Ciruna & Rossant, 2001, Dev Cell）；（2）Snail/Slug 轉錄因子直接抑制 E-cadherin（CDH1）啟動子——Snail 基因敲除小鼠無法完成原腸化（Carver et al., 2001, Mol Cell Biol）；（3）基底膜降解由 MMP 介導，允許細胞遷入。值得注意的是，原腸化 EMT 與癌症轉移中的 EMT 共用核心分子機制，這一平行性為癌症生物學提供了演化發育學的視角。
Spemann 組織者的分子解碼
組織者的功能是「去抑制」（de-repression）：外胚層的預設命運為神經分化，但 BMP 信號將其推向表皮命運。組織者分泌的 BMP 拮抗劑（Chordin、Noggin、Follistatin）透過直接結合 BMP4/7 阻止其與受體結合，允許外胚層回到神經預設路徑。此「預設模型」（default model）由 Hemmati-Brivanlou & Melton（1997, Cell）確立。然而，後續研究顯示 FGF 和 Wnt 信號的抑制也是神經誘導所需，純粹的 BMP 抑制不足以在哺乳類中誘導神經命運。
匯聚延伸（Convergent Extension, CE）
Keller et al. 的經典研究揭示原腸化中的軸延長依賴「匯聚延伸」——細胞沿中外側方向（mediolateral）互嵌排列（intercalation），使組織沿前後軸延長。CE 由非經典 Wnt/PCP（Planar Cell Polarity）通路調控：Wnt11→Frizzled→Dishevelled→RhoA/Rac1 調控肌動蛋白細胞骨架重組和細胞極化運動。PCP 突變體（如 vangl2/trilobite in zebrafish）的胚胎無法延長，導致嚴重的軸缺陷。
單細胞組學重新定義原腸化
近年單細胞 RNA 定序（scRNA-seq）革命性地重新定義了原腸化的細胞命運圖譜。Pijuan-Sala et al.（2019, Nature）對小鼠 E6.5-E8.5 的 116,312 個細胞進行 scRNA-seq，建立了完整的原腸化細胞命運轉錄組地圖，揭示了中胚層亞型分化的精確分子軌跡。