探究甲狀腺激素對蝌蚪發(fā)育的影響

王明華

蝌蚪是青蛙的幼體，在水中生活，生長到一定程度開始變態(tài)。變態(tài)期內(nèi)，蝌蚪內(nèi)外器官由適應(yīng)水棲生活轉(zhuǎn)變?yōu)檫m應(yīng)陸棲生活，外觀上出現(xiàn)成對的附肢，尾部逐漸萎縮，最后趨于消失。正常情況下，從孵化出蝌蚪到形成成體幼蛙，大約需要3個月左右的時間。如在學(xué)習(xí)“激素的調(diào)節(jié)”后，學(xué)生了解到甲狀腺激素有促進(jìn)動物個體生長發(fā)育的作用。為探索甲狀腺激素對動物生長發(fā)育的影響，我組織學(xué)生進(jìn)行甲狀腺激素對蝌蚪變態(tài)發(fā)育影響的課外探究實(shí)驗(yàn)，并觀察在不同濃度的甲狀腺激素作用下蝌蚪的發(fā)育情況。

一、實(shí)驗(yàn)材料與準(zhǔn)備用具

同時孵化體長約15mm的同種蝌蚪，新鮮水草（如金魚藻等），4個玻璃缸（高11cm、直徑20cm） 或2000mL玻璃燒杯，撈魚網(wǎng)，坐標(biāo)紙（1mm×1mm），培養(yǎng)皿，甲狀腺激素片，甲狀腺抑制劑（甲硫咪唑）。

二、實(shí)驗(yàn)方法與步驟

1.實(shí)驗(yàn)動物

5月上旬從西安市長安區(qū)常寧宮旁小溪中采集蝌蚪，放在實(shí)驗(yàn)室的玻璃缸中飼養(yǎng)，3天后選取40只大小相等、活躍度良好的蝌蚪作為實(shí)驗(yàn)材料備用。

2.實(shí)驗(yàn)方法

實(shí)驗(yàn)中遵循等量、對照和單因子控制的原則，運(yùn)用對照實(shí)驗(yàn)方法，建立實(shí)驗(yàn)組和對照組。有空白對照（不飼喂任何藥劑）、條件對照（飼喂甲狀腺抑制劑，即甲硫咪唑片）和相互對照（實(shí)驗(yàn)組中飼不同濃度甲狀腺激素片的相互對照）三種實(shí)驗(yàn)方法，通過比較和對照，探索甲狀腺激素對蝌蚪變態(tài)發(fā)育的影響。

3.實(shí)驗(yàn)步驟

（1）將4個玻璃缸分別編為1號、2號、3號、4號。

（2）在4個玻璃缸中分別放入2000mL提前晾曬3～4天的自來水和等量的新鮮水草，然后從備用的40只蝌蚪中隨機(jī)取出10只放入每個玻璃缸中。

（3）分組處理（見表1）。

（4）向2號、3號、4號玻璃缸連續(xù)投藥7天，每隔1天觀察一次。觀察時先用小網(wǎng)將蝌蚪撈出來放在培養(yǎng)皿中，再將培養(yǎng)皿放在坐標(biāo)紙上，觀察與測量蝌蚪的體長、尾、前肢和后肢的生長情況及變化等，并記錄蝌蚪的存活情況，連續(xù)觀察20～30天。

三、實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析

1. 蝌蚪體長的變化

由如下圖1可知，投喂不同藥物及不同濃度甲狀腺激素后，各組蝌蚪體長相差較大，其中4號組（飼喂甲狀腺抑制劑組）蝌蚪體長增長最快，高于1號組（空白對照組），說明在蝌蚪發(fā)育的某時間段加入甲狀腺抑制劑（甲硫咪唑），可加快蝌蚪體長的增長速度。2號組、3號組（投喂甲狀腺激素）蝌蚪體長增長速度明顯低于1號組，說明在蝌蚪生長發(fā)育的某時期加入甲狀腺激素，抑制了蝌蚪體長的增長速度。 其中3號組（投喂較高濃度的甲狀腺激素）蝌蚪的體長在實(shí)驗(yàn)8d后出現(xiàn)負(fù)增長，表明此時蝌蚪已開始出現(xiàn)褪尾現(xiàn)象。

2.蝌蚪活動能力及死亡情況

實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示，投藥后前3天1號組和4號組蝌蚪活動能力正常，2號組、3號組蝌蚪活躍度顯著提高，說明甲狀腺激素提高了其神經(jīng)系統(tǒng)的興奮性。但4天后，2號組、3號組蝌蚪的活躍度明顯下降，并且頭部形態(tài)發(fā)生變化，表明開始進(jìn)行變態(tài)。由如下表2也可知，實(shí)驗(yàn)進(jìn)行8天后，3號組中蝌蚪出現(xiàn)死亡現(xiàn)象，19天后蝌蚪大量死亡，但發(fā)育速度快，死亡蝌蚪有后肢出現(xiàn)，表明投喂較高濃度的甲狀腺激素對蝌蚪有致死作用。4號組直到實(shí)驗(yàn)結(jié)束也無蝌蚪死亡。

3. 蝌蚪前后肢生長情況

實(shí)驗(yàn)結(jié)果（如表3）表明，2號組、3號組在實(shí)驗(yàn)第4天時已分別有2只、3只蝌蚪出現(xiàn)后肢，實(shí)驗(yàn)第8天時3號組存活的7只蝌蚪已全部長出后肢，而1號組、4號組的蝌蚪仍未出現(xiàn)后肢，表明甲狀腺激素有促進(jìn)蝌蚪發(fā)育的作用。第14天時1號組有2只蝌蚪出現(xiàn)后肢，第19天時4號組有3只蝌蚪出現(xiàn)后肢，較1號組晚了5天，表明抑制了甲狀腺激素的作用后，蝌蚪的發(fā)育變慢。隨著后肢的出現(xiàn)，蝌蚪的頭部后端變窄變尖，前端變寬，兩只眼變得明顯而突出。3號組在實(shí)驗(yàn)第11天時，有1只蝌蚪尾根部變彎，1只左眼出現(xiàn)凹陷。

四、 討論

一些研究表明，投喂甲狀腺激素可促進(jìn)蝌蚪體長的增長速度，并加快蝌蚪的變態(tài)發(fā)育。而本實(shí)驗(yàn)自投喂藥物后，根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)僅發(fā)現(xiàn)甲狀腺激素促進(jìn)蝌蚪的變態(tài)發(fā)育過程，并沒有發(fā)現(xiàn)甲狀腺激素對蝌蚪的體長增加有促進(jìn)作用?？赡苁潜緦?shí)驗(yàn)使用的蝌蚪在進(jìn)行實(shí)驗(yàn)時已生長發(fā)育到某一階段，該階段甲狀腺激素對促進(jìn)蝌蚪體長增長的作用已不明顯。

實(shí)驗(yàn)結(jié)果還發(fā)現(xiàn)，投喂甲狀腺抑制劑后，蝌蚪體長的增長速度較空白對照組快，但發(fā)育緩慢。從實(shí)驗(yàn)開始直至實(shí)驗(yàn)結(jié)束，該組蝌蚪無死亡現(xiàn)象，可能是甲狀腺抑制劑阻礙了蝌蚪的變態(tài)發(fā)育，因變態(tài)過程中經(jīng)歷了組織和器官的重構(gòu)，其中包括神經(jīng)系統(tǒng)的重塑、四肢的生長和尾部的退化，蝌蚪需要耗費(fèi)體能去完成變態(tài)過程，導(dǎo)致體長的增長到抑制。若變態(tài)過程受到抑制，蝌蚪體長的增長不會表現(xiàn)出比正常蝌蚪增長快的現(xiàn)象， 此時蝌蚪的抵抗力可能會較正常蝌蚪大。

（責(zé)任編輯 杜 華）