Listek zarodkowy to grupa komórek w zarodku, które oddziałują ze sobą w miarę rozwoju zarodka i przyczyniają się do tworzenia wszystkich narządów i tkanek. Wszystkie zwierzęta, z wyjątkiem być może gąbek, tworzą dwie lub trzy listki zarodkowe. Listki zarodkowe rozwijają się na wczesnym etapie życia embrionalnego w procesie gastrulacji. Podczas gastrulacji puste skupisko komórek zwane blastulą reorganizuje się w dwie główne listki zarodkowe: warstwę wewnętrzną, zwaną endodermą i warstwę zewnętrzną, zwaną ektodermą. Organizmy diploblastyczne mają tylko dwie główne listki zarodkowe; organizmy te charakteryzują się wieloma symetrycznymi osiami ciała (symetria radialna), podobnie jak meduzy, ukwiały i pozostałe rodzaje Cnidaria. Wszystkie inne zwierzęta są triploblastyczne, ponieważ endoderma i ektoderma współdziałają, tworząc trzecią listek zarodkowy, zwany mezodermą. Razem z trzech listków zarodkowych powstają wszystkie organy w ciele, od skóry i włosów po przewód pokarmowy.

Gastrulacja różni się u różnych gatunków, ale ogólny proces jest taki sam: pusta kula komórek która tworzy blastula, różnicuje się w warstwy. W pierwszej fazie gastrulacji powstaje dwuwarstwowy organizm złożony z ektodermy i endodermy. Ektoderma utworzy zewnętrzne elementy ciała, takie jak skóra, włosy i gruczoły sutkowe, a także część układu nerwowego. Po gastrulacji część ektodermy fałduje się do wewnątrz, tworząc rowek, który zamyka się i tworzy izolowaną rurkę wzdłuż grzbietowej części środkowej zarodka. Ten proces neurulacji tworzy cewę nerwową, która daje początek ośrodkowemu układowi nerwowemu. Podczas neurulacji ektoderma tworzy również rodzaj tkanki zwanej grzebieniem nerwowym, który pomaga tworzyć struktury twarzy i mózgu. Endoderma wytwarzana podczas gastrulacji utworzy wyściółkę przewodu pokarmowego, a także płuc i tarczycy. W przypadku zwierząt z trzema listkami zarodkowymi, po utworzeniu się endodermy i ektodermy, interakcje między dwoma listkami zarodkowymi wywołują rozwój mezodermy. Mezoderma tworzy mięśnie szkieletowe, kości, tkankę łączną, serce i układ moczowo-płciowy. Ze względu na ewolucję mezodermy zwierzęta triploblastyczne rozwijają narządy trzewne, takie jak żołądki i jelita, zamiast zachowywać otwartą jamę pokarmową charakterystyczną dla zwierząt diploblastycznych.

Christian Pander, doktorant Ignaza Döllingera na Uniwersytecie z Würzburga w Würzburgu w Niemczech po raz pierwszy rozpoznał istnienie listków zarodkowych u piskląt (Gallus gallus) w 1817 r. W publikacjach pochodzących z jego rozprawy Pander opisał, w jaki sposób dwie warstwy komórek, które nazwał surowiczą i śluzową, dały początek warstwa pośrednia, którą nazwał naczyniową. Pander pisał o współzależności tych trzech warstw, a także o konieczności ich interakcji w celu utworzenia narządów.

W 1825 roku, osiem lat po wstępnych opisach Pandera, Martin Rathke, lekarz i embriolog z Prus ( obecnie Polska), odkrył warstwy komórek rozwijającego się bezkręgowca Astacus astacus, odpowiadającego tym, które Pander opisał u kurcząt. Rathke wykazał, że warstwy embrionalne opisane przez Pandera istniały u zwierząt spoza kladu kręgowców. Karl Ernst von Baer, a profesor anatomii na Uniwersytecie w Królewcu w Królewcu w Niemczech zastosował koncepcję zarodka Pandera na wszystkich kręgowcach w swoim 1828 Über Entwicklungsgeschichte der Thiere. Beobachtung und Reflexion (On the Developmental History of the Animals. Observations and Reflections).

Dyskusja na temat listków zarodkowych zmalała w ciągu następnych dwudziestu jeden lat, ale pojawiły się ponownie, gdy Thomas Henry Huxley, historyk przyrody w Anglii , opublikował „O anatomii i powinowactwie rodziny meduz”. W tym tekście z 1849 roku Huxley zasugerował, że dorosłe meduzy (Meduzy) posiadają dwie warstwy tkanek, które nazwał błonami podstawnymi, które odnoszą się do siebie w taki sam sposób, jak Pander zaobserwował warstwy surowicze i śluzowe w embrionie kurcząt. Huxley zdał sobie sprawę, że istnieje korelacja między budową ciała dorosłej meduzy a zarodkiem kręgowca. Opierając się na tym skojarzeniu, Huxley próbował zintegrować badania kręgowców z badaniami bezkręgowców i połączyć badania nad rozwojem lub ontogenezą z badaniami nad związkami organizmów lub filogenezą. Związek między ontogenezą a filogenezą, zwany później rekapitulacją, zostałby przejęty i rozszerzony przez zwolenników ewolucji, w tym Charlesa Darwina w Anglii i Ernsta Haeckela, profesora anatomii porównawczej na Uniwersytecie w Jenie w Niemczech.

W ciągu sześciu lat po publikacji Huxleya na temat Medusae, embriolog Robert Remak w Niemczech udoskonalił teorię zarodka na dwa sposoby w swoim traktacie Untersuchungen über die Bildung und Entwickelung der Wirbelthiere (Studies on the Formation and Rozwój kręgowców) Po pierwsze, pracując jako mikroskop, Remak zauważył, że wszystkie komórki listka zarodkowego zarodka kurcząt pochodzą z pierwotnej pojedynczej komórki zapłodnionego jaja. Tak więc, jak podsumował Remak, wszystkie komórki pochodzą z podziału istniejące komórki, wniosek, który stał się kluczowy dla teorii komórek. Po drugie, Remak dostarczył histologicznych dowodów na istnienie trzech odrębnych listków zarodkowych i prześledził pochodne każdej z nich w trakcie rozwoju kurcząt. Niewielu zauważyło wkład Remaka w teorię komórek i badania nad listkami zarodkowymi .

W 1867 roku Aleksandr Kovalevsky, profesor embriologii na Uniwersytecie w Sankt Petersburgu, w Sankt Petersburgu, w Rosji, opublikował serię badań, które wykazały obecność f listki zarodkowe wśród bezkręgowców. Praca Kovalevsky’ego wykazała uniwersalność i homologiczny charakter listków zarodkowych w królestwie zwierząt.

Według Jane Oppenheimer, biologa i historyka nauki, która pracowała w Bryn Mawr College w Filadelfii w Pensylwanii w dwudziestym wieku wieku, badania Kowalewskiego skłoniły niektórych z najwybitniejszych naukowców XIX wieku do badań listków zarodkowych. Koncepcja listków zarodkowych jako niezmiennych w różnych gatunkach szybko utrwaliła się i stała się podstawą teorii listka zarodkowego. Teoria warstwy zarodkowej utrzymywała, że każda z listków zarodkowych, niezależnie od gatunku, daje początek ustalonemu zestawowi narządów. W 1872 roku Ernst Haeckel połączył obserwacje listków zarodkowych z teorią ewolucji, aby postawić hipotezę, że nieznany dwuwarstwowy organizm, który nazwał gastraea, był przodkiem wszystkich innych zwierząt; stało się to znane jako teoria Gastraea. Rok później Edwin Ray Lankester, profesor zoologii na University College w Londynie, w Londynie, opublikował teorię podobną do teorii Haeckela wraz z klasyfikacją wszystkich zwierząt na podstawie ich składu listków zarodkowych: homoblastyczne, diploblastyczne i Naukowcy nadal stosują klasyfikację Lankestera.

Pod koniec lat 70. XIX wieku, kilka lat po publikacjach Haeckela i Lankestera, wielu embriologów zakwestionowało teorię nasienia zarodkowego i teorię Haeckela Gastraea. Wilhelm His, Rudolf Albert von Kölliker oraz Oscar i Richard Hertwig, wszyscy wówczas w Niemczech, sprzeciwiali się teorii listka zarodkowego. W serii publikacji z lat 1878-1881 bracia Hertwig przedstawili dowody, że listki zarodkowe mają większe możliwości różnicowania niż większość naukowców rozpoznała. W 1881 roku Hertwigi sformułowali swoją teorię Coeloma, która skupiała się na roli mezodermy, a także wprowadziła termin i koncepcję mezenchymu, rodzaju tkanki zwierzęcej pochodzącej stly z mezodermy.

Wśród różnych argumentów wspierających lub zaprzeczających teorii listka zarodkowego, niektórzy embriolodzy w latach 90. XIX wieku zaczęli skupiać się na metodach, które mogłyby pomóc im lepiej zrozumieć, jak rozwijają się zwierzęta, i zastosowali fizyczne manipulacje embriony zamiast czysto obserwacyjnej lub opisowej embriologii. W 1901 roku Charles Sedgwick Minot, profesor z Harvard Medical School w Bostonie w stanie Massachusetts, przewidział, że przeszczep komórek z jednej listki zarodkowej na drugą spowodował, że te komórki przyjęły losy swojego nowego środowiska.

Więcej niż dwadzieścia lat później, w 1924 r., Hilde Proescholdt Mangold i jej doradca doktorski w Instytucie Zoologicznym we Freiburgu w Niemczech, Hans Spemann, znaleźli dowody na przewidywania Minota i zdemontowali podstawy teorii listka zarodkowego. Mangold zebrał przypuszczalną ektodermę z grzbietu wargi, tkanki, która organizuje stadium gastruli, embrionalnej traszki i przeszczepiła tę tkankę do innego listka zarodkowego gastruli drugiego gatunku traszki. Przeszczepiona ektoderma reagowała na lokalne środowisko rozwijającej się traszki żywiciela i indukowała tworzenie dodatkowej głowy, struktury układu nerwowego lub dodatkowego ciała. Doświadczenie to wykazało, że losy komórek listka zarodkowego nie są całkowicie z góry określone na początku sztuka rozwoju.

W ciągu piętnastu lat po pracy Mangolda embriolodzy kontynuowali badanie potencjału różnicowania się trzech listków zarodkowych na różnych drogach i uzyskali dowody, które jeszcze bardziej osłabiły teorię listka zarodkowego. Sven Hörstadius, profesor Uniwersytetu w Uppsali w Uppsali w Szwecji, wykorzystał szkarłupnie, takie jak jeżowce, do zbadania różnicowania listków zarodkowych. Zastosował eksperymenty transplantacji, rekombinacji i mapowania losu, aby zbadać zdolność listków zarodkowych do przekształcania się w tkanki nietypowe dla normalnego różnicowania.

Przez pozostałą część dwudziestego wieku naukowcy nadal gromadzili dowody, które unieważniają teorię, że listki zarodkowe są tkankami predefiniowanymi lub wysoce przeznaczonymi. Podążając za pracami Spemanna, Mangolda i Hörstadiusa, naukowcy dalej badali potencjał listka zarodkowego dla zróżnicowanego rozwoju. We wczesnych latach pięćdziesiątych Robert Briggs z Indiana University w Bloomington w stanie Indiana i Thomas King z Instytutu Badań nad Rakiem w Filadelfii w Pensylwanii przeszczepili jądra z przypuszczalnej endodermy żaby lamparta północnego Rana pipiens do jaj, z których usunął jądra. Briggs i King prześledzili rozwój tych przeszczepionych jąder, aby zbadać czas różnicowania się komórek, a dzięki tym eksperymentom położyli podwaliny pod przyszłe badania nad klonowaniem. Pod koniec lat sześćdziesiątych Pieter D. Nieuwkoop w Laboratorium Hubrechta w Królewskiej Holenderskiej Akademii Sztuki i Nauki w Utrechcie w Holandii odkrył, że endoderma pobudza sąsiadującą ektodermę do tworzenia mezodermy. W latach 80-tych naukowcy skupili się na identyfikacji genów, które wywołują strukturalne zróżnicowanie listków zarodkowych. Naukowcy na początku XXI wieku badali sieci regulacyjne, poprzez które poszczególne geny oddziałują, powodując różnicowanie się listka zarodkowego.