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为探究无尾目蝌蚪角质牙齿和颌鞘的材料组成,研究人员选取 8 种蝌蚪,运用扫描电子显微镜(SEM)、共聚焦激光扫描显微镜(CSLM)和能量色散 X 射线光谱(EDX)分析。结果发现其结构和成分多样,与生态和饮食相关。该研究为后续研究奠定基础。
在奇妙的两栖动物世界里,蝌蚪作为两栖动物生命周期中的关键水生幼体阶段,广泛分布于全球淡水栖息地,对水生生态系统意义重大。它们独特的口腔盘结构是其获取食物的重要工具,然而,这一结构的材料组成却长期不为人知。此前,尽管蝌蚪在生态系统中扮演着重要角色,但相关研究相对匮乏,尤其是其口腔盘结构的详细信息,这就像一座神秘的宝藏等待着科学家去挖掘。为了填补这一知识空白,深入了解蝌蚪口腔盘结构与生态适应的关系,国外研究人员开展了一项极具意义的研究。
研究人员精心挑选了涵盖无尾目蝌蚪分类、系统发育和生态多样性的 8 个物种进行研究。他们通过扫描电子显微镜(SEM)、共聚焦激光扫描显微镜(CSLM)和能量色散 X 射线光谱(EDX)等技术,对蝌蚪的口腔盘进行了全面分析。最终发现,无尾目蝌蚪口腔盘结构在形态、元素组成和内部微观结构上都存在显著差异,这些差异与生态因素紧密相关,为揭示蝌蚪口腔结构的功能形态、生物力学和生态意义提供了关键线索。该研究成果发表在《Acta Biomaterialia》上,为该领域的研究开辟了新的道路。
在研究方法上,研究人员使用的样本来自科学收藏,涵盖野外采集和繁殖群体。他们选取处于特定发育阶段(Gosner 阶段 26 - 40)的蝌蚪,解剖其口器并进行处理。利用 SEM 观察口腔盘形态;通过 CSLM 记录自发荧光信号以分析成分;借助 EDX 测定元素组成。此外,还运用统计分析评估物种间及牙齿和颌鞘间的差异。
研究结果方面:
- 形态:不同物种的口腔盘形态各异。如 Ascaphus truei 的颌鞘独特,上宽下小,且牙齿形状多样。其他物种也各具特点,像 Batrachyla leptopus 的牙齿呈长勺形,Hemisus marmoratus 与 B. leptopus 形态相似但有细微差异等。这些差异可能与它们的生态习性相关,比如 A. truei 的独特颌鞘形态可能与其吸食方式有关。
- 自发荧光:在研究的 4 个物种中,颌鞘呈现红色自发荧光,其基底有丝分裂区颜色不同,反映了角质化过程。牙齿的自发荧光则存在物种特异性,如 A. truei、S. phaeota 和 T. luganga 的牙齿呈红色,而 P. cultripes 的颜色较浅且有独特线条,这可能与元素浓度和分布有关。
- 元素组成:各物种均检测到多种元素,含量因物种而异。例如,P. cultripes 和 T. luganga 的钙含量较高,B. leptopus 的硫含量较高等。主成分分析(PCA)显示,不同物种在元素组成上既有聚类又有差异,这表明元素组成具有物种特异性。
- 微观结构:牙齿内部微观结构存在差异,有的牙齿分两层,有的则为实心。颌鞘由堆叠的角质板组成,这种结构差异可能影响牙齿的性能和功能。
研究结论和讨论部分指出,该研究首次详细揭示了无尾目蝌蚪角质牙齿和颌鞘的材料组成,发现其结构和组成具有高度可变性,与生态因素密切相关。这些发现为进一步研究蝌蚪口腔结构的功能形态、生物力学以及生态意义奠定了重要基础,有助于深入理解其进化和适应机制。尽管研究存在样本量有限、标本保存条件影响等局限性,但为后续研究指明了方向,期待未来能有更深入、全面的探索。