对文昌鱼个体发育的全新认识
文昌鱼在生物进化中占有重要的地位，它是脊椎动物的祖先，在世界上分布很少。过去国际上的实验工作大都是在意大利进行，以后我国沿海地带也发现有文昌鱼。童第周领导的研究组首先解决了文昌鱼的饲养、产卵和人工授精等必要的技术，为系统研究文昌鱼的胚胎发育奠定了基础。关于文昌鱼胚胎的正常发育，经过著名美国胚胎学家康克林（Ｃｏｎｋｌｉｎ）数十年的研究，才有了比较系统的认识。但是由于文昌鱼的卵子难以获得，并且体积很小，国际上利用实验方法对此进行研究者寥寥无几。童第周和他的同事们利用精巧的在显微镜下解剖的技术，对文昌鱼胚胎发育机理进行了一系列的研究，对文昌鱼卵的发育能力提出了很重要的修正意见，受到国际上的重视。这方面研究的主要贡献有：（１）发现文昌鱼卵子在发育过程中的调整能力比海鞘卵子大，但发育的类型基本上与海鞘卵子相似。分裂球在发育过程中的调整能力一方面依靠卵子中预定的器官形成物质为基础，另一方面还要根据各分裂球之间的相互作用，使正常的发育在二者精密配合的情况下完成，因此得出的结论是：文昌鱼的卵子发育不是过去学者所认为的嵌合类型，而是具有一定的调节能力。（２）在上述基础上，他又探讨了文昌鱼卵子的预定器官形成物质的分布区域，制出了８细胞和３２细胞时期器官预定形成物质的分布图谱，为阐明早期胚胎的器官分化提供了实验依据。并进一步指出文昌鱼卵的动物性半球决定个体的极性和器官形成，但这不是孤立的，它也受到来自植物性半球物质的诱导和制约。（３）为了进一步探讨文昌鱼卵子发育的调节能力，又进行了外胚层细胞与内胚层细胞的移植实验，认为外胚层细胞的可塑性比内胚层细胞大，它容易受内胚层细胞影响转化为内胚层细胞。内胚层细胞也能改变性质转化为类似外胚层的细胞，但需要有更适当的条件。说明细胞的定位和细胞质的分化状态对个体发育有明显的作用。童第周等所证明的文昌鱼卵这些早期发育的特点，进一步论证了文昌鱼在进化上的地位是属于介乎无脊椎动物和脊椎动物之间的过渡类型。这方面的工作也支持了他后期关于核质关系研究的论据，即细胞质在个体发育中有改变细胞遗传性表达的能力。
童第周对鱼类的胚胎发育能力和细胞遗传的研究也作出了卓越的贡献。他在４０年代开始的实验结果证明，在金鱼的卵子中，赤道线以下植物性半球的一边，卵子含有一种有关个体形成的物质，它在发育早期由植物极性逐步流向动物极性，是形成完整胚胎不可缺少的物质基础。弄清楚这一问题，对了解细胞质因子对胚胎发育和个体形成的作用是非常重要的。这项工作的论文是鱼类实验胚胎学方面的重要历史文献。
核质关系的开创性研究
关于细胞核与细胞质的关系，是童第周晚年最感兴趣的主要工作。实验胚胎学过去的大量工作和他自己的实验分析，使他确信在个体发育过程中，细胞核和细胞质的关系，不仅仅是细胞核来决定细胞质发育的方向，而是细胞质也能决定细胞核的命运，核与质之间不是彼此完全孤立，而是有非常密切的关系。在构造上它们可以互相沟通，在功能上它们可以互相激发和抑制。在这一理论概念的指导下，童第周和他的同事们在鱼类中用细胞核移植的手段来进一步探讨核质关系，同时探讨利用核质杂交的方法培育鱼类新品种的可能性。他们证明，在核质杂种鱼中性状的出现不是完全受细胞核控制，细胞质也有它的作用。关键在于核、质间性质的差异程度和它们之间的相互作用。细胞核在异种的细胞质内，经过多次分裂和复制后，在生理或性质上有发生变化的可能。例如，童第周等发现鲤鱼胚胎的细胞核被移植到鲫鱼的去核卵内（这是不同属远缘鱼类间的移植）能获得核质杂种鱼，它们的性状有类似于细胞核供体鱼鲤鱼的（如有口须），有中间型的（如侧线鳞片的数目），又有类似于细胞质受体鱼鲫鱼的（如脊椎骨数目）。
童第周发表的大部分著作是属于基础研究性质的，但他在有关经济动物的养殖、有害动物的防除等应用研究上，也取得了对生产实践有重要意义的成果。他在晚年，将杂交细胞的研究应用于肿瘤防治、将鱼类细胞核移植的研究应用于鱼类品种改良等方面，这些工作都很有实践价值，有的在他生前已取得了成功，有的在他逝世后，继续由他的合作者们取得了进一步的成果。
童第周的青年时代正逢实验胚胎学发展的黄金时代，前面所介绍的有关工作，是童第周对实验胚胎学发展所作出的重要贡献。到了晚年，童第周虽然仍致力于用实验胚胎学和细胞学的方法，来研究细胞核和细胞质的相互关系和相互作用对发育和遗传的影响，但他又预见到如果不利用分子生物学等领域内的新思想和新技术，就很难深入地解决这些重大的生物学问题。童第周决定和牛满江合作就是出于他们对这一原则问题的共同认识。
童第周和牛满江合作，探讨了鲫鱼和鲤鱼的信息核糖核酸对金鱼尾鳍的影响，结果证明这种核糖核酸能诱导金鱼尾鳍从双尾变成单尾。除形态特征外，还利用同功酶作为标记，来检验这些单尾鱼在遗传上发生的变异，说明注入的信息分子（ｍＲＮＡ）和由此得出的产物分子之间有明显的因果关系。不仅如此，他们还继续研究鲤鱼ｍＲＮＡ和ＤＮＡ诱导的单尾金鱼的遗传规律。当然，由于这项合作研究的历史不久，又涉及发育、遗传等复杂问题，因此对他们用ＤＮＡ和ｍＲＮＡ分子诱导鱼类遗传变异的生物学功能方面所开创的研究，尚有待进一步深入的工作。但这项涉及高等动物的发育及其遗传控制的合作研究，能在７０年代中国尚处于“文革”期间便开始进行，并取得了一些重要结果，是不容易的。它开拓了在发育生物学和分子遗传学中一个非常值得进一步探索的研究领域。
