甲狀腺激素對蝌蚪的變態(tài)發(fā)育有影響嗎

◆浙江省寧波市效實中學白楊校區(qū)高二（6）班 葉佳禾 夏侯沁珂

本期點評專家

張永強高級教師，湖南省宜章縣第一中學教研室主任、科技創(chuàng)新指導中心主任，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)計大賽、湖南省科學調(diào)查體驗活動評審專家組成員。

今年三月底，我們發(fā)現(xiàn)學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,這些蝌蚪個頭很小。

想起高中生物必修三中提到的“甲狀腺激素有促進機體生長和發(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蝌蚪的變態(tài)發(fā)育有何影響的活動。

一、實驗假設(shè)

1.提出假設(shè)：甲狀腺激素能促進蝌蚪的變態(tài)發(fā)育。

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

二、實驗器材

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

三、實驗初期準備工作

1.選取實驗對象

為減少個體差異，選取同一群體、發(fā)育程度相似的幼齡蝌蚪，每個實驗組選取蝌蚪10 只。

2.選擇甲狀腺激素濃度

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

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，保證攝入量達到實驗要求。

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)對實驗結(jié)果的影響，實驗中的飼養(yǎng)用水為晾曬3天的自來水，并且每隔1天換一次水。

四、實驗過程

在三個透明水槽中各盛1 L 晾曬3 天的自來水，編號為清水組、實驗組1、實驗組2。將30 只生長發(fā)育程度基本一致的蝌蚪隨機分為三組，每組10 只投入水槽。

圖1 將蝌蚪隨機分為三組

清水組作為對照組，不添加任何激素。向?qū)嶒灲M1 水槽中倒入2mL 濃度為1 mg/mL的甲狀腺激素溶液，讓實驗組1 水槽中甲狀腺激素的濃度為2 mg/L。向?qū)嶒灲M2 水槽中倒入3mL 濃度為1 mg/mL 的甲狀腺激素溶液，讓實驗組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 天將三個水槽換一次水。每次換水后，保持實驗組1、實驗組2 的甲狀腺激素濃度為2 mg/L和3 mg/L，對照組不投放任何激素。實驗持續(xù)進行，直到實驗組中的蝌蚪長成微型蟾蜍為止，并記錄實驗數(shù)據(jù)。

圖2 初始時（3 月29 日）各組的蝌蚪

五、實驗記錄

1.實驗初期蝌蚪體重的變化

表1 蝌蚪的體重變化

將蝌蚪撈出后放在培養(yǎng)皿中用電子秤稱重時，由于蝌蚪的體表帶有水分，體重數(shù)據(jù)存在一定的誤差，但總體還是能有所體現(xiàn)，對照組中的蝌蚪體重稍有增加，實驗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

表2 蝌蚪體長的變化

由表2 可見，這期間對照組蝌蚪體長基本無變化，而實驗組蝌蚪的體長明顯變短。

3.形態(tài)記錄

實驗第一周，實驗組的蝌蚪都已長出后肢，個體體形稍稍變??；對照組的蝌蚪個體體形變大，未長出后肢。

圖3 4 月6 日各組的蝌蚪

第二周，實驗組的蝌蚪體形明顯變小，并長出前肢，尾巴變短，用四肢劃水。實驗組2 中的體長最短，體形最??；對照組的蝌蚪體形變大，長出后肢。

輕敲水槽，實驗組的蝌蚪反應(yīng)強烈，快速游動；對照組的蝌蚪稍有反應(yīng)。相比之下，實驗組的蝌蚪都活潑好動，且尾巴擺動頻率比對照組的高。

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

圖4 4 月14 日，實驗組2 的一只完成變態(tài)發(fā)育的蟾蜍（坐標紙每個方格5 mm×5 mm）

六、實驗異常記錄

3 月30 日對照組和實驗組1 中各有1只蝌蚪死亡，3 月31 日實驗組1 中又有1 只蝌蚪死亡，4 月1 日對照組有2 只蝌蚪死亡。死亡蝌蚪的腹部脹大，可能是實驗初期投食量偏大，個別蝌蚪因攝食過量而亡。

七、實驗結(jié)論

以上實驗結(jié)果可以說明，甲狀腺激素能促進蝌蚪的生長發(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，促進作用越強。

(指導老師：邵江樵)

專家點評

實驗源于學生的觀察，并針對觀察的現(xiàn)象聯(lián)想課本知識，利用已有知識設(shè)計實驗，做到了學以致用。

在實驗設(shè)計過程中，設(shè)計者遵循等量、對照和單因子控制的原則，實驗設(shè)計嚴謹、科學。在對照實驗中，作者建立了實驗組和對照組，通過對照探索甲狀腺激素對蝌蚪變態(tài)發(fā)育的影響，實驗結(jié)果可靠。在實驗過程中，注重了實驗的科學性，例如基于文獻檢索獲取相關(guān)知識，依據(jù)這些知識進行的實驗假設(shè)更具有科學性。

建議在實驗論文中，精準地描述實驗現(xiàn)象。