甲狀腺激素對(duì)蝌蚪的變態(tài)發(fā)育有影響嗎

葉佳禾　夏侯沁珂

本期點(diǎn)評(píng)專家

張永強(qiáng) 高級(jí)教師，湖南省宜章縣第一中學(xué)教研室主任、科技創(chuàng)新創(chuàng)新指導(dǎo)中心主任，湖南省十佳科技教師。全國校園發(fā)明創(chuàng)意大賽、湖南省青少年科技創(chuàng)新大賽、湖南省創(chuàng)新編程與智能設(shè)計(jì)大賽、湖南省科學(xué)調(diào)查體驗(yàn)活動(dòng)評(píng)審專家組成員。

今年三月底，我們發(fā)現(xiàn)學(xué)校的硯池里多了一種生物——蟾蜍。春天正是蟾蜍繁殖的季節(jié)，沒過幾天，水池里又出現(xiàn)了一群一群的蝌蚪，這些蝌蚪個(gè)頭很小。

想起高中生物必修三中提到的“甲狀腺激素有促進(jìn)機(jī)體生長和發(fā)育的作用”，蟾蜍在各階段的形態(tài)變化明顯，便于觀察，于是，我們小組開展了探究甲狀腺激素對(duì)蝌蚪的變態(tài)發(fā)育有何影響的活動(dòng)。

一、實(shí)驗(yàn)假設(shè)

1.提出假設(shè)：甲狀腺激素能促進(jìn)蝌蚪的變態(tài)發(fā)育。

2.實(shí)驗(yàn)預(yù)期：添加甲狀腺激素的實(shí)驗(yàn)組的蝌蚪先于未添加甲狀腺激素的對(duì)照組的蝌蚪長出四肢、尾縮短消失，完成變態(tài)發(fā)育。

二、實(shí)驗(yàn)器材

實(shí)驗(yàn)用的幼齡蝌蚪來自于學(xué)校硯池。從學(xué)校生物實(shí)驗(yàn)室獲得甲狀腺片一瓶，水槽三個(gè)，黑藻若干，網(wǎng)兜一個(gè)，培養(yǎng)皿兩個(gè)，研缽一個(gè)，50mL量筒一個(gè)，10mL量筒一個(gè)，玻璃棒兩根，橡皮管一根，電子秤一臺(tái)，記號(hào)筆一支。另外，自備網(wǎng)格紙、直尺、面包。

三、實(shí)驗(yàn)初期準(zhǔn)備工作

1.選取實(shí)驗(yàn)對(duì)象

為減少個(gè)體差異，選取同一群體、發(fā)育程度相似的幼齡蝌蚪，每個(gè)實(shí)驗(yàn)組選取蝌蚪10只。

2.選擇甲狀腺激素濃度

查閱多個(gè)文獻(xiàn)后，我們發(fā)現(xiàn)不同文獻(xiàn)中對(duì)甲狀腺激素濃度的選擇存在較大差異。翻閱活動(dòng)教材，我們了解到甲狀腺激素濃度為4 mg/L的實(shí)驗(yàn)組蝌蚪死亡率較高，而濃度為2 mg/L的實(shí)驗(yàn)組蝌蚪生長狀況較好，所以本次實(shí)驗(yàn)在每升水體中分別加入2 mg和3 mg的甲狀腺激素進(jìn)行研究。

選用的甲狀腺片是由山東某制藥有限公司生產(chǎn)的片劑，使用前先把片劑研磨成粉末，再溶于蒸餾水制成1mg/mL的甲狀腺激素溶液，置于試劑瓶中。甲狀腺片粉末在水中無法完全溶解，所以每次添加前需振蕩試劑瓶，使其均勻分布在懸液中，而后將其倒入飼養(yǎng)蝌蚪的水槽中，保證攝入量達(dá)到實(shí)驗(yàn)要求。

3.選擇飼養(yǎng)過程中的食物和水

選取面包屑作為蝌蚪的主要食物。為排除水質(zhì)對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的影響，實(shí)驗(yàn)中的飼養(yǎng)用水為晾曬3天的自來水，并且每隔1天換一次水。

四、實(shí)驗(yàn)過程

在三個(gè)透明水槽中各盛1 L晾曬3天的自來水，編號(hào)為清水組、實(shí)驗(yàn)組1、實(shí)驗(yàn)組2。將30只生長發(fā)育程度基本一致的蝌蚪隨機(jī)分為三組，每組10只投入水槽。

清水組作為對(duì)照組，不添加任何激素。向?qū)嶒?yàn)組1水槽中倒入2mL濃度為1 mg/mL的甲狀腺激素溶液，讓實(shí)驗(yàn)組1水槽中甲狀腺激素的濃度為2 mg/L。向?qū)嶒?yàn)組2水槽中倒入3mL濃度為1 mg/mL的甲狀腺激素溶液，讓實(shí)驗(yàn)組2水槽中甲狀腺激素的濃度為3 mg/L。

每天用面包屑投食一次，每隔1天將三個(gè)水槽換一次水。每次換水后，保持實(shí)驗(yàn)組1、實(shí)驗(yàn)組2的甲狀腺激素濃度為2 mg/L和3 mg/L，對(duì)照組不投放任何激素。實(shí)驗(yàn)持續(xù)進(jìn)行，直到實(shí)驗(yàn)組中的蝌蚪長成微型蟾蜍為止，并記錄實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。

五、實(shí)驗(yàn)記錄

1.實(shí)驗(yàn)初期蝌蚪體重的變化

將蝌蚪撈出后放在培養(yǎng)皿中用電子秤稱重時(shí)，由于蝌蚪的體表帶有水分，體重?cái)?shù)據(jù)存在一定的誤差，但總體還是能有所體現(xiàn)，對(duì)照組中的蝌蚪體重稍有增加，實(shí)驗(yàn)組中的蝌蚪體重不僅沒有增加，反而變輕了。

2.蝌蚪體長（口端—尾末）的變化

由表2可見，這期間對(duì)照組蝌蚪體長基本無變化，而實(shí)驗(yàn)組蝌蚪的體長明顯變短。

3.形態(tài)記錄

實(shí)驗(yàn)第一周，實(shí)驗(yàn)組的蝌蚪都已長出后肢，個(gè)體體形稍稍變小;對(duì)照組的蝌蚪個(gè)體體形變大，未長出后肢。

第二周，實(shí)驗(yàn)組的蝌蚪體形明顯變小，并長出前肢，尾巴變短，用四肢劃水。實(shí)驗(yàn)組2中的體長最短，體形最小;對(duì)照組的蝌蚪體形變大，長出后肢。

輕敲水槽，實(shí)驗(yàn)組的蝌蚪反應(yīng)強(qiáng)烈，快速游動(dòng);對(duì)照組的蝌蚪稍有反應(yīng)。相比之下，實(shí)驗(yàn)組的蝌蚪都活潑好動(dòng)，且尾巴擺動(dòng)頻率比對(duì)照組的高。

實(shí)驗(yàn)后期，各組蝌蚪都開始變態(tài)發(fā)育。對(duì)照組的蝌蚪體形最大，后肢漸趨明顯。實(shí)驗(yàn)組的蝌蚪體形較小，長出前肢與后肢，大多數(shù)蝌蚪的尾巴逐漸退化。實(shí)驗(yàn)組中的蝌蚪用尾巴游動(dòng)的頻率減少，開始用四肢爬行，其中一些已經(jīng)可以在岸上呼吸。

六、實(shí)驗(yàn)異常記錄

3月30日對(duì)照組和實(shí)驗(yàn)組1中各有1只蝌蚪死亡，3月31日實(shí)驗(yàn)組1中又有1只蝌蚪死亡，4月1日對(duì)照組有2只蝌蚪死亡。死亡蝌蚪的腹部脹大，可能是實(shí)驗(yàn)初期投食量偏大，個(gè)別蝌蚪因攝食過量而亡。

七、實(shí)驗(yàn)結(jié)論

以上實(shí)驗(yàn)結(jié)果可以說明，甲狀腺激素能促進(jìn)蝌蚪的生長發(fā)育，提高蝌蚪神經(jīng)系統(tǒng)的興奮性，且在一定范圍內(nèi)，濃度越高，促進(jìn)作用越強(qiáng)。（指導(dǎo)老師：邵江樵）

專家點(diǎn)評(píng)

實(shí)驗(yàn)源于學(xué)生的觀察，并針對(duì)觀察的現(xiàn)象聯(lián)想課本知識(shí)，利用已有知識(shí)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，做到了學(xué)以致用。

在實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)過程中，設(shè)計(jì)者遵循等量、對(duì)照和單因子控制的原則，實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)嚴(yán)謹(jǐn)、科學(xué)。在對(duì)照實(shí)驗(yàn)中，作者建立了實(shí)驗(yàn)組和對(duì)照組，通過對(duì)照探索甲狀腺激素對(duì)蝌蚪變態(tài)發(fā)育的影響，實(shí)驗(yàn)結(jié)果可靠。在實(shí)驗(yàn)過程中，注重了實(shí)驗(yàn)的科學(xué)性，例如基于文獻(xiàn)檢索獲取相關(guān)知識(shí)，依據(jù)這些知識(shí)進(jìn)行的實(shí)驗(yàn)假設(shè)更具有科學(xué)性。

建議在實(shí)驗(yàn)論文中，精準(zhǔn)地描述實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象。