Mempelajari perkembangan embrio vertebrata pada katak berguna karena katak memiliki semua karakteristik dasar vertebrata nonamphibi. Karena embrio katak berkembang secara eksternal, proses ini dapat dengan mudah diamati. Telur cukup besar untuk dapat dilihat dengan mata telanjang dan berkembang dengan cepat, membuat studi tentang perkembangan embrio katak yang dapat dilakukan dalam waktu singkat, biasanya antara 12 hingga 16 minggu.
Telur dan Fertilisasi
Katak bertelur banyak secara massal atau bertelur, yang berfungsi untuk melindungi sebagian besar telur dari pemangsa. Katak jantan membuahi telur saat betina meletakkannya di air. Artinya, telur dibuahi di luar tubuh betina. Setiap telur katak adalah sel tunggal tetapi merupakan sel yang luar biasa besar yang terlihat oleh mata manusia. Saat telur yang dibuahi, atau zigot, melewati siklus hidupnya, kecebong yang dihasilkan akan lengkap mengandung jutaan sel tetapi pada dasarnya akan memiliki ukuran dan berat yang sama dengan telur nenek moyang sel. Akibatnya, sel tunggal berkembang menjadi kecebong multiseluler.
Tahap Pembelahan dan Blastula
Pembelahan adalah proses pembelahan sel pada awal embrio. Zigot katak mengalami pembelahan sel yang cepat tanpa mengalami pertumbuhan keseluruhan, menghasilkan sekelompok sel dengan volume dan massa yang sama dengan zigot aslinya. Sel-sel berbeda yang berasal dari pembelahan disebut blastomer dan membentuk massa kompak yang disebut morula. Tahap blastula terjadi ketika bola sel berongga terbentuk di sekitar rongga berisi cairan.
Proses Gastrulasi
Blastula yang khas hanyalah sebuah bola sel. Tahap selanjutnya dalam perkembangan embrio katak merupakan lompatan besar ke depan: Ini terdiri dari pembentukan bentuk dan struktur hewan yang direncanakan, yang dikenal sebagai rencana tubuh. Sel-sel dalam blastula mengatur ulang diri mereka sendiri untuk membentuk tiga lapisan sel dalam proses yang disebut gastrulasi. Selama gastrulasi, blastula membentuk tiga lapisan sel ini, yang disebut lapisan germinal, yang akan berdiferensiasi menjadi sistem organ yang berbeda.
Pembedaan sel
Saat sel mulai berdiferensiasi, mereka dikatakan "ditakdirkan", artinya masing-masing memiliki tujuan tertentu yang terkait dengannya. Tiga lapisan germinal adalah endoderm, ektoderm dan mesoderm. Ektoderm menimbulkan sistem saraf dan kulit; mesoderm membentuk sel otot, organ dalam dan jaringan ikat; dan endoderm akhirnya membentuk jenis sel yang ditemukan dalam sistem pencernaan, paru-paru dan banyak organ dalam.
Pertumbuhan Kecebong dan Katak Baru
Pada waktunya, telur itu menetas, dan hasilnya adalah makhluk hidup mandiri yang disebut kecebong -- tahap larva akuatik dari katak -- dengan insang, mulut, dan ekor. Selama satu sampai tiga bulan, kecebong akan mulai berubah menjadi katak amfibi, dengan paru-paru menggantikan insang, pemendekan ekor secara bertahap dan munculnya kaki. Setelah sekitar 12 minggu, ekornya hampir hilang dan dapat meninggalkan air. Pada 16 minggu atau lebih, katak baru dapat memulai proses reproduksi.