A gastruação estabelece os três tecidos primários de um embrião: a ectoderme, a mesoderme e a endoderme. Este processo de desenvolvimento conta com uma série de movimentos celulares intrincados, que em humanos transforma um “disco bilaminar” plano composto por duas folhas de células em uma estrutura de três camadas. No embrião resultante, a endoderme funciona como a camada inferior, e empilhada diretamente acima dela está a mesoderme intermediária, e, em seguida, a ectoderme superior. Respectivamente, esses estratos de tecido formarão componentes dos sistemas gastrointestinal, musculoesquelético e nervoso, entre outros derivados.
Dependendo da espécie, a gastrulação é alcançada de diferentes maneiras. Por exemplo, embriões iniciais de murganho têm uma forma única e aparecem como “funis” em vez de discos planos. A gastruação produz assim um embrião cónico, organizado com uma camada de ectoderme interna, endoderme externa, e a mesoderme no meio da sanduíche (semelhante às camadas de um cone de sundae). Devido a essa característica morfológica distinta dos murganhos, alguns investigadores estudam outros modelos, como coelho ou galinha—ambos desenvolvidos como estruturas planas—para obter informações sobre o desenvolvimento humano.
Uma das principais características morfológicas da gastrulação aviária e mamífera é a linha primitiva, uma ranhura que aparece no centro vertical do embrião, e através da qual as células migram para estabelecerem a mesoderme e a endoderme. Na extremidade da linha está outra estrutura importante, denominada nódulo, que aparece como um entalhe cónico. As células que migram através do nódulo não só contribuem para os músculos e tecidos conjuntivos da cabeça, mas também formam uma estrutura mesodérmica transitória chamada notocorda (futura medula espinhal) que desempenha um papel fundamental a guiar o desenvolvimento de certos neurónios. Além disso, o nódulo também “organiza” o desenvolvimento do embrião, devido aos sinais que produz. Por exemplo, proteínas de cordina e noggin que emanam do nódulo ajudam a direcionar a ectoderme próxima a formar tecido neural. Na verdade, se um nódulo de murganho for removido e transplantado em outro embrião de murganho, ele pode gerar parcialmente um segundo eixo neural, completo com dobras neurais.
Como a gastruação depende de movimentos intrincados de células para gerar as três camadas de tecido, os investigadores também rastrearam essa migração injetando células de organismos modelo com corante e, em seguida, colocando embriões em cultura. Juntamente com microscopia de time-lapse, essas técnicas revelaram que, em galinha, as células do epiblasto são levadas para a linha primitiva recorrendo a movimentos circulares, e padrões semelhantes de migração foram demonstrados em coelho. Essas técnicas também foram alargadas para não olhar apenas para como as células se deslocam durante a gastruação, mas também para rastrear os tipos de tecido que as células marcadas continuarão a formar, gerando “mapas de destino” detalhados dos embriões iniciais.
