不同海拔的蛙类皮肤组织结构比较分析揭示高山倭蛙的高海拔适应

摘要

生物如何适应环境一直以来都是生物进化中的核心问题。皮肤是动物机体直接接触外界环境的第一道屏障，在生物的适应性进化中扮演着重要角色。两栖动物，由于其皮肤的特殊性，如裸露且较薄、无毛发或鳞片覆盖，对外界环境敏感;同时还有呼吸、排泄、体温调节等方面的作用，特别是对于生活在极端环境下的两栖动物，更是研究皮肤适应栖息环境的理想材料。 本研究采用种上/种下的比较，以区分种间差异/种内多态，如，采集了呈不同海拔分布(100m-4500m)的4种近缘蛙类（高山倭蛙，～4500m、墨脱棘蛙，～2800m、双团棘胸蛙，～1800m、棘胸蛙，～170m）群体作为研究对象;同时采集了高海拔的高山倭蛙(～4500m)以及低海拔的高山倭蛙(～2900m)作为种内研究对象;分别对高山倭蛙及不同海拔的近缘蛙类的背部皮肤进行取材、制作常规石蜡切片及HE染色，进行显微镜拍照;同时采用双尾T-test检验对表皮厚度、表皮毛细血管、皮肤色素、颗粒腺和黏液腺的相对含量进行数据量化统计分析;并与前人研究结果进行讨论分析，在皮肤表型层面上探讨了高山倭蛙对高原极端环境的适应。 研究结果表明，4种近缘蛙类的背部皮肤基础组织结构基本相似，由表皮层、真皮层和皮下层组成。背部皮肤表皮层为复层上皮，含多层细胞，从外到内可分为角质层、颗粒层、棘细胞层和生发层;背部皮肤真皮层位于表皮层下，较表皮厚，包括疏松层和致密层。皮肤真皮疏松层与皮肤表皮层紧密相连，有大量的皮肤腺体分布其中，如黏液腺和颗粒腺，发达的皮肤色素层和疏松的胶原纤维;呈平行波浪状排列的胶原纤维交织而成皮肤真皮疏松层;背部皮肤的皮下层位于真皮致密层之下，主要由疏松层的结缔组织、淋巴间隙以及皮肤血管构成，在皮下层和真皮层交界处有发达的淋巴间隙。但是，与不同海拔的近缘蛙类相比，高山倭蛙呈现部分特异性的表型，如钙化层缺失、具有较薄的表皮并且表皮毛细血管丰富、发达的皮肤色素层和丰富的颗粒腺体等，这些特异的皮肤表型可能是高山倭蛙适应高原低温、低氧、强紫外线辐射的极端环境的重要策略。 本文在皮肤表型层面上探讨了高山倭蛙适应高原极端环境的表型基础，为研究高山倭蛙适应高原极端环境的机制提供直接的、重要的皮肤表型依据，以期为生物低温、低氧及紫外线辐射损伤的医疗修复提供一定的理论依据。