在1986年的恐怖经典电影《变蝇人》中，Jeff Goldblum扮演的一位科学家无意中将自己和家蝇结合了起来，引发了令人毛骨悚然的结果。在电影之外的真实世界里，科学家的确会用果蝇来理解人体模式，而真实的变异果蝇同样令人大开眼界：有的果蝇眉毛上可能不是触角，而是腿；有的多出了一节胸，也多一对翅膀；还有的果蝇头上的一大块没有了……这些诡异的果蝇有一个共同点——它们打乱了自己身体从头到尾的排列。
也正是这些不起眼的果蝇，为Edward Lewis、Christiane Nüsslein-Volhard和Eric Wieschaus三人赢得了诺贝尔奖。1995年，他们因在早期胚胎发育中基因调控的相关发现，共同分享了诺贝尔生理学或医学奖。
对胚胎来说，为了发育成一个有头有尾的个体，胚胎会从头到尾分成若干单元，这个过程被称为分节（segmentation）。
果蝇有自己的分节路径，它们会首先制造一大块组织，然后切片，就像切一条面包一样。1980年前后，Wieschaus和Nüsslein-Volhard两人对果蝇胚胎进行了成功的遗传筛选。他们通过给亲代果蝇喂食一种强大的诱变剂，制造出了一大群携有遗传错误的幼虫，其中包括出现了分节错误的幼虫，这意味着这些果蝇胚胎从头到尾节段的排列受到了影响。
从基因层面来看，整个过程其实很复杂。
骨骼和肌肉节段，以及胚胎中其他组织的发育，都需要指导，这样才能使身体的各个部位“装配”正确，靠近前端的部分形成肩膀和手臂，而位于后端的部分形成臀部和腿部，等等。20世纪70年代，Edward Lewis发现，果蝇身体器官的位置排列，和其相对应的基因在染色体的位置排列相同。他发现了动物发育过程的关键参与者，这些基因后来命名为Hox基因。
或许令人惊讶的是，在广泛的生物中，参与这一过程的许多相关基因的排列、作用方式等十分相似，包括Hox基因和后来发现的许多基因。或者可以简单理解成，每种动物似乎是以不同的方式，使用类似的基因工具，创造出了自己独特的形状。
和果蝇“组装”身体的方式不同，脊椎动物（包括人类）在构建身体组织时，脊椎动物的节段起源于名为中胚层的组织。
中胚层夹在制造皮肤的细胞和制造大部分内脏的细胞之间，随着胚胎的生长，靠近头部的一部分中胚层组织开始以体节珠串的形式进行节段分裂，这种体节在未来的脊髓两侧各有一个。它们从中胚层中被挤出来，就像从管子里挤出来牙膏，一个接一个地产生节段，发育变成脊椎和骨骼肌。如果分节过程出错，椎骨可能会出现错误的形状。但哺乳动物同样拥有Hox基因，基因在身体的不同部位中，以不同的组合方式被激活。
例如，小鼠会生长出一系列特定的椎骨，包括13个带有肋骨的胸椎节段和6个没有肋骨的腰椎节段。但当科学家培育出缺乏Hox10基因的小鼠时，这些小鼠在腰椎节段上长出了小肋骨。对人类来说，在罕见情况下，Hox基因的突变会产生各种各样的影响，比如畸形足、脱发、手指和脚趾多余。
因此，这样的机制需要生物体内有一种“标尺”，通过帮助细胞识别它们在身体中的位置，来指导分节过程和Hox基因的行为。
这把尺子是双向梯度变化的。靠近头部的细胞产生大量视黄酸，而位于尾部的细胞则产生另外两种化合物，分别是FGF和Wnt。它们会沿着身体扩散，因此不同部位“分到”的化学物质含量各不相同。举个例子来说，一个相对更靠近头部的细胞会“知道”它的位置，因为它沐浴在大量视黄酸中，却没有很多的Wnt或FGF。“标尺”告诉细胞它们需要激活哪个Hox基因。
Hox基因随后会启动其他基因，使椎骨或尾巴、手臂、肝脏等长成合适的大小和形状。
但是，胚胎又是如何制造出数量合适的节段的？在20世纪70年代，英国研究人员提出了一种“时钟和波前”（clock and wavefront）的模型，胚胎的时钟会“滴答”指示每个节段的产生时间。波前由从头到尾的成熟过程组成，在成熟波波峰的细胞开始准备分节。每当时钟“滴答”，它们就会吐出一个新的片段。
当时，科学家并不知道什么样的分子可以控制时钟或波前，或者这个理论是否正确。时钟的第一个确凿证据来自上世纪90年代的“鸡蛋实验”。发育生物学家Olivier Pourquié研究了雏鸡的一种hairy基因，这种基因同样与果蝇的分节有关。他和同事发现，hairy基因以一种周期性的方式启动：它们从尾部开始，然后更靠近头部，每90分钟循环一次。而每90分钟，胚胎就形成一个新的节段。
这项研究证实了时钟确实是分节过程的基础。
科学家仍不清楚究竟是什么设定了时钟的节奏，但他们现在知道，其他多种蛋白质，包括其中两种“标尺”蛋白质Wnt和FGF，还有另一种叫作Notch的蛋白，会启动类似hairy基因。而这个系统的另一部分，也就是成熟的波前，是以FGF浓度为表征。由于FGF在尾部产生，所以这种蛋白质的水平在尾部最高，而在头部最低。
当时钟“滴答”时，FGF水平足够低的细胞会形成新的节段。2008年，Pourquié在对蛇的研究中发现，改变时钟的速度会对身体的计划产生深远的影响。蛇有数百段椎骨，相比之下，其他脊椎动物，比如鸡、小鼠和人类的椎骨要少得多。Pourquié发现，和小鼠相比，蛇的“时钟”加速了。时钟走得越快，节段就越多，这就形成了蛇长长的脊椎。不过，他还不知道为什么蛇的“时钟”更快。
关于身体结构的排列还有很多问题等待解决。例如，这些Hox基因究竟如何在不同的动物身上创造出如此不同的身体构成，以及分节“时钟”的速度又是如何刚好适合产生蛇、老鼠或人类的椎骨的。当然，在人类身上研究这些十分困难。因此，Pourquié和他的同事最近开始在实验室中研究人类干细胞。他们利用基因设计，每开启一个特定的时钟基因，细胞就会闪烁黄光。
研究人员观察这些黄色的闪烁，发现时钟的每声“滴答”之间间隔5个小时。Pourquié现在的目标是找出，究竟什么因素控制了这个间隔时间。从这个角度来说，似乎恐怖电影里人和苍蝇完美地融合在一起变得并不奇怪了。许多生物都是在用Wnt、FGF、Hox基因等等这些“原料”，而采取了不一样的“方法”，而发育成了独特的个体。