Важные успехи были также достигнуты в области эмбриологии. Были развернуты исследования по эмбриологии позвоночных, быстро приведшие к важным обобщениям. Меккель (1781—1833) еще в 1821 г. указал, что «организмы тем проще, чем ближе они стоят к моменту своего возникновения», и что «развитие отдельного организма совершается по тем же законам, что и развитие всего ряда животных, т. е. высшее животное в главных чертах своего развития проходит ниже его стоящие ступени».
В первой половине XIX века совершенно явственно развивалась мысль о параллелизме между развитием эмбрионов высших животных и развитием животного царства. Это явление было формулировано в качестве особого закона, согласно которому в отношении развития отдельных организмов следует говорить не только о ступенях развития и изменении формы вообще, но о развитии, протекающем параллельна развитию животного царства. Эта закономерность привлекла к себе внимание исследователей. Ратке (1793—1860) исследовал развитие органов дыхания птиц и млекопитающих, открыл у эмбрионов жаберные щели и предложил сравнивать эти последние с жаберными щелями рыб. Пандер (1794—1865), наблюдая через каждый час развитие цыпленка, описал последовательные стадии его формирования. Он установил образование зародышевых листков и обосновал положение, что их появление обеспечивает развитие органов цыпленка (1817).
Несколько позднее крупнейший эмбриолог первой половины XIX века К. Э. Бэр (1792—1876) опубликовал замечательную работу «Об истории развития животных» (1828), в которой он сопоставил зародышевую организацию представителей различных классов позвоночных и пришел к следующим выводам.
1. Общее образуется в зародыше раньше, чем специальное. Таким образом, у зародыша ранее всего появляются признаки типа.
2. Из более общего образуется менее общее, пока, наконец, не возникнет самое специальное. Следовательно, если сперва у зародыша образуются признаки типа, то позднее развиваются признаки класса, к которому данное животное принадлежит, далее — отряда, рода, наконец — вида и особи.
3. Следовательно, зародыши разных классов сперва сходны, а затем отклоняются в своем развитии друг от друга и «вместо того, чтобы проходить стадии других определенных животных форм, указывает Бэр, они все более отдаляются от них».
4 Наконец, как указывает Бэр, «по существу зародыш высшей животной формы никогда не бывает похож на другую животную форму, а лишь на ее зародыша».
Эти закономерности эмбрионального развития получили название закона Бэра.
Закон Бэра явственно указывает на общность в развитии эмбрионов позвоночных. Их удивительное сходство на ранних стадиях развития поразило самого Бэра. В его законе отражен, в сущности, тот факт, что все зародыши позвоночных воспроизводят общие признаки типа, т. е. как бы исходят из общего типа организации, развиваясь в дальнейшем в разных направлениях, или как говорит Бэр, обособляясь друг от друга. Замечательно, что под влиянием работ Бэра, систематики первой половины XIX века указывали, что для определения данной формы в системе важно знать ранние стадии ее эмбрионального развития. Эта идея явилась одним из стимулов к развитию эмбриологических исследований. Все эти факты позднее сыграли большую роль в обосновании эволюционной теории.
Следует отметить, что в первой половине XIX века эмбриологические данные, вне всякой связи с эволюционной идеей, стали использоваться для выяснения элементов «сродства» и построения естественной системы. Эмбриологические работы Бэра позволили развить взгляд, что признаки, первыми появляющиеся в ходе эмбрионального развития, — наиболее важны и, следовательно, характеризуют данную группу. Агарсиц и Гульд в 1848 г. выразили эту мысль в следующем положении: «Если, следовательно, классификация должна быть истинной и естественной, то она должна соответствовать последовательности появления органов в эмбриональном развитии». Так, у эмбрионов позвоночных происходит ранняя закладка нервной трубки и хорды (признаки, характерные для всей этой группы, начиная от рыб и до млекопитающих включительно). Следовательно, хорда и нервная трубка — важнейшие признаки позвоночных животных.
Стадии и фазы эмбрионального и личиночного развития широко используются зоологами первой половины XIX века для выяснения «сродства» между группами. Эмбриологический метод был, например, широко использован в трудной работе по расшифровке внутренних отношений огромного и путанного «типа червей». В 40-х и 50-х годах XIX века Катрфаж (1849), Мильн-Эдвардс, И. Мюллер (1852), ван Бенеден (1854) и многие другие авторы руководились в указанной работе строением личинок и эмбриогенезом различных групп червей.
При этом вскрывались связи между типами и, следовательно, понемногу дискредитировалась идея Кювье об их замкнутой обособленности. Так, один из зоологов описываемой эпохи писал: «Теперь выяснено, что молодые личинки кольчатых, мягкотелых и иглокожих, особенно голотурий, сходны между собой». Из этих фактов еще не делается эволюционных выводов, но почва для этих последних становится все более прочной.
Во второй четверти XIX столетия были сделаны крупнейшие завоевания в области клеточной теории. В 1833 г. Роберт Броун (1773—1858) открыл в растительных клетках ядро. Растительные клетки описываются в работах целого ряда исследователей: Шпренгеля (1802), Бернгарда (1805), X. Тревирануса (1811), открывшего вслед за Корти (1773) движение протоплазмы в клетках хары, Майена (1830), Мильн-Эдвардса (1823) и в целом ряде работ Пуркинье (1830—1839). Валентин (1835), И. Мюллер (1834) и другие исследователи изучают животные клетки. Уже Дютроше в своих работах (1824—1837) развил идею общности тонкой структуры животных и растительных тканей. Матиас Шлейден (1804—1881) в 1838 г. пришел к выводу, что низшее растение может быть приравнено к клетке и что всякое сколько-нибудь более развитое растение представляет агрегат совершенно обособленных, замкнутых в себе отдельностей, таких же точно клеток». Через год Шванн (1839) обосновал общую клеточную теорию, распространенную как на растительное, так и животное царство. Этим был установлен важный факт, перебросивший мост между животным и растительным царствами и положивший прочное научное основание учению об единстве органического мира.
Успехи морфологии сопровождались ростом физиологических знаний. Многие морфологи первой половины XIX века были вместе с тем и физиологами. В связи с этим сводки по морфологии животных носили характер анатомо-физиологических работ. Физиологический аспект приобретает особое значение в связи с общим воззрением на сущность жизненных процессов. Идея естественных законов проникает и сюда и даже находит в области физиологии свое наиболее яркое выражение. Еще в начале века знаменитый химик Берцелиус (1779—1848) посвятил свои «Лекции по животной химии» (1806—1808) изучению химического состава животных тканей. Он пришел к выводу, что жизнь не включает какой-либо особой «жизненной силы» и, что ее происхождение «следует искать в общих основных силах первичной материи». Явления жизни Берцелиус рассматривал лишь как результат действия «еще неизвестных механо-химических процессов». Близкие воззрения высказывал и Франсуа Мажанди (1785—1855), настаивавший на возможности распространения законов физики и химии на явления жизни. Один из учеников и последователей Бершелиуса, Велер (1800—1882) в 1828 г. синтезировал лабораторными методами мочевину, а Юлий Роберт Майер (1814—1878) в 40-х годах прошлого века обосновал закон сохранения и превращения энергии, распространив его также и на органическую природу.
Если, таким образом, клеточная теория установила идею единства животного и растительного царства, то указанные выше работы, во-первых, перебросили мост от неорганической к органической природе и, во-вторых, нанесли тяжелый удар витализму, исходившему из ложных представлений о существовании особой «жизненной силы» (vis vitalis), недоступной научному исследованию.
Физиология пошла преимущественно по пути физико-химического понимания жизненных процессов, хотя витализм и не был полностью отброшен. В начале 50-х годов, т. е. к середине XIX века знания по физиологии были относительно обширными. Были изучены основные функции главнейших систем органов. В трактовке физиологических процессов получает большое значение причинный их анализ.
В литературе описываемого времени появляются указания на опасность телеологического объяснения жизни, так как последняя должна покоиться на материальных причинах, а не на целях. В одной из сводных работ 1852 г. говорится, что, вопреки представлениям телеологов, «цель» в организмах далеко не всегда достигается. Так, например. «мы полагаем, что главная цель яйца заключается в том, чтобы из него развилось молодое животное; однако бесконечно большое число яиц этой цели не достигает». Подобные факты противоречат или во всяком случае ограничивают телеологическую оценку жизни. Физиологические исследования в общем склоняли ученых к материалистическому (механистическому) пониманию жизни, гораздо более соответствующему и практическим целям науки.