施佩曼毕生从事两栖动物的胚胎学研究，他著名的实验——蝾螈卵结扎实验。通过他设计的精细的实验方案，显示了胚胎在早期发育过程中卵细胞不分化的现象。并且首次接触到精确控制胚胎某一部分地发育方向问题，使控制胚胎发育和改良动物品种成为可能。这一学说的发现 ，使施佩曼荣获了1935年的诺贝尔生理学和医学奖。
此外，施佩曼进一步提出，在发育过程中，一定存在一种能够诱导以后反应的 “组织者”。施佩曼利用他首创的胚胎移植方法，把青蛙的胚胎组织移植到蝾螈胚胎，但仍产生出青蛙的器官，反之，把蝾螈的胚胎组织移植到青蛙宿主，仍产生出蝾螈的器官。这表明被诱导组织所产生出的器官的种属特性，取决于它自己内在的（遗传的）组成。这使人们对于诱导和反应有了更全面的认识。
施佩曼的工作受到很多同行的赞赏。在当时，他的威望在生物界首屈一指，英国剑桥大学、美国哈佛大学等世界著名大学都授予了他名誉博士学位，还有 20多个国家的科学院聘他为外籍院士。但到了30年代后期，他的组织者理论对研究者逐渐失去了吸引力。一些胚胎学家开始向当时新兴的学科——遗传学靠拢，以谋求两者的结合点。
1941年，已经93岁的汉斯·施佩曼对残酷的法西斯统治保持着清醒的认识，在法西斯的推利诱下，仍不为所动，更不为所用。同年9月12日，这位著名的动物学家和胚胎学家被希特勒迫害致死。
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