爪蟾作為脊椎模式動(dòng)物用來(lái)科學(xué)研究，與其它模式動(dòng)物有著很多的優(yōu)勢(shì)。首先，爪蟾基因組已經(jīng)有了完整的數(shù)據(jù)庫(kù);其次，白化爪蟾是透明的，可以用著活體研究，觀察單個(gè)神經(jīng)元的形態(tài)變化;爪蟾的卵可以用來(lái)研究蛋白通道的功能;再次，爪蟾養(yǎng)殖費(fèi)用低，周期短，可以結(jié)合行為學(xué)研究進(jìn)行藥物的高通量篩選。英國(guó)發(fā)育生物學(xué)家約翰·格登(John Bertrand Gurdon)就是利用爪蟾卵的核移植實(shí)驗(yàn)證明了核編程的重要思想，從而獲得了2012年諾貝爾獎(jiǎng)。

非洲爪蟾是發(fā)展生物學(xué)的重要模式生物。它們約需1-2年的時(shí)間才達(dá)至性成熟，且是有四套染色體的。它們的胚胎很大及容易處理，故在發(fā)展生物學(xué)上的地位舉足輕重。羅杰·斯佩里(Roger Wolcott Sperry)就是利用了非洲爪蟾在視覺(jué)發(fā)展的研究上，這項(xiàng)研究得出化學(xué)親和性假說(shuō)。非洲爪蟾的近親:熱帶爪蟾現(xiàn)被提升為新的模式生物。常被用作實(shí)驗(yàn)動(dòng)物，很早用于診斷婦女早期妊娠。

非洲爪蟾卵的抽取物可以支援DNA復(fù)制及其他相關(guān)的程序，故能夠在無(wú)細(xì)胞環(huán)境下方便操控，對(duì)研究DNA復(fù)制及修復(fù)很有幫助。在孕婦的尿液中發(fā)現(xiàn)含有大量人類絨毛膜性腺激素，這種激素可以引發(fā)非洲爪蟾生產(chǎn)卵母細(xì)胞。為了幫助非洲爪蟾的培育，現(xiàn)時(shí)會(huì)將這種激素注入雄蛙及雌蛙中，幫助交配。

非洲爪蟾及其他爪蟾屬的卵母細(xì)胞是分子生物學(xué)的重要表達(dá)系統(tǒng)。只要將DNA或mRNA注入卵母細(xì)胞或發(fā)育中的胚胎，科學(xué)家就可以在對(duì)照下研究蛋白質(zhì)。這可以讓操控的DNA(或mRNA)有頻密的表達(dá)，并輕易的紀(jì)錄卵母細(xì)胞。研究上面對(duì)消除影響結(jié)果的天然蛋白質(zhì)的挑戰(zhàn)，例如卵母細(xì)胞的天然膜通道。注入嗎啉基反義核酸到卵母細(xì)胞中，就可以阻礙蛋白質(zhì)的翻譯或改善mRNA前體的剪接。

在胚胎學(xué)研究中，非洲爪蟾是主要的兩棲類動(dòng)物模型。非洲爪蟾的優(yōu)勢(shì)在于取卵方便，在實(shí)驗(yàn)室條件下，它可以常年產(chǎn)卵，不受季節(jié)限制。只要注射激素，雌體第2天就可以產(chǎn)卵，而且產(chǎn)卵量很大，可以通過(guò)人工授精獲得受精卵。

在胚胎學(xué)研究中，非洲爪蟾是主要的兩棲類動(dòng)物模型。由于非洲爪蟾的卵子和胚胎個(gè)體較大，很方便進(jìn)行實(shí)驗(yàn)胚胎學(xué)研究，如顯微注射、胚胎切割和移植等。其早期胚胎發(fā)育很快，在24℃下受精后2天左右就可以孵化成可以自由游動(dòng)的幼蟲。雖然非洲爪蟾作為動(dòng)物模型有很多優(yōu)點(diǎn)，但是它很難進(jìn)行遺傳學(xué)研究。這主要是由于其生命周期過(guò)長(zhǎng)，同時(shí)，它是異源四倍體，多數(shù)基因存在四個(gè)拷貝，很難進(jìn)行遺傳突變實(shí)驗(yàn)。

19世紀(jì)末至20世紀(jì)前，半葉是實(shí)驗(yàn)胚胎學(xué)發(fā)展的黃金時(shí)期。人們采用各種胚胎手術(shù)或物理、化學(xué)的方法來(lái)處理動(dòng)物胚胎，觀察、分析其發(fā)育的各種現(xiàn)象。那個(gè)時(shí)間流行的動(dòng)物模型有蠑螈、蜥蜴、青蛙和海膽等。比如著名的德國(guó)胚胎學(xué)家施佩曼主要是以蠑螈為實(shí)驗(yàn)材料。1924年，他發(fā)現(xiàn)蠑螈原腸胚的胚孔背唇具有很強(qiáng)的誘導(dǎo)能力。如果將這部分組織移植到受體胚胎的腹側(cè)，可以誘導(dǎo)形成一個(gè)完整的次級(jí)胚胎。由于這一重要發(fā)現(xiàn)，施佩曼獲得了1935年的諾貝爾獎(jiǎng)。然而在當(dāng)時(shí)，實(shí)驗(yàn)所用的受精卵、胚胎都是從自然界中采集的。胚胎材料的缺乏大大限制了胚胎學(xué)研究的發(fā)展。科研人員要在春天的時(shí)候四處尋找野生青蛙或蠑螈，收集受精卵和胚胎，急急忙忙做一通實(shí)驗(yàn)，然后在一年剩下的時(shí)間里分析實(shí)驗(yàn)結(jié)果。直到20世紀(jì)50年代，非洲爪蟾粉墨登場(chǎng)，才改變了這一尷尬的狀況，它也逐漸成為發(fā)育生物學(xué)研究的主角。

非洲爪蟾的研究為人們認(rèn)識(shí)脊椎動(dòng)物的發(fā)育機(jī)制作出了重要貢獻(xiàn)。雖然施佩曼在1924年就發(fā)現(xiàn)了組織者，但對(duì)于組織者作用的分子機(jī)制的研究在很長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)都沒(méi)有取得突破。直到20世紀(jì)80年代中期，英國(guó)的施萊克和史密斯教授才發(fā)現(xiàn)成纖維細(xì)胞生長(zhǎng)因子和活性素具有誘導(dǎo)能力。他們所使用的胚胎材料正是非洲爪蟾。直到20世紀(jì)90年代，人們才找到了組織者中真正的作用分子:BMP信號(hào)抑制因子和Wnt信號(hào)抑制因子。這一系列的工作也都是以非洲爪蟾為模型進(jìn)行的。非洲爪蟾胚胎還曾多次乘坐宇宙飛船到太空旅行，用來(lái)研究胚胎在微重力條件下的發(fā)育。

1997年，克隆羊多利的誕生轟動(dòng)了世界，它是世界上第一個(gè)克隆的哺乳動(dòng)物。實(shí)際上，克隆動(dòng)物最早是在非洲爪蟾中獲得成功的。1962年，英國(guó)牛津大學(xué)的生物學(xué)家戈登利用非洲爪蟾進(jìn)行了一系列的核移植試驗(yàn)，當(dāng)時(shí)的主要目的是研究不同發(fā)育時(shí)期胚胎細(xì)胞核的發(fā)育能力。他先用紫外線照射爪蟾卵細(xì)胞，破壞其細(xì)胞核，然后取爪蟾蝌蚪的腸上皮細(xì)胞、肝細(xì)胞、腎細(xì)胞等的細(xì)胞核，植入上述處理過(guò)的卵細(xì)胞內(nèi)，其中一少部分卵會(huì)開(kāi)始分裂并可發(fā)育至一定時(shí)期。利用蝌蚪小腸上皮細(xì)胞作為核供體，通過(guò)連續(xù)核移植的辦法，戈登成功獲得少量蝌蚪，其中有幾只成功發(fā)育成為成體爪蟾。這可能是世界上最早的克隆動(dòng)物。這一結(jié)果轟動(dòng)了科學(xué)界，充分證明了細(xì)胞核的全能性，也開(kāi)創(chuàng)了動(dòng)物克隆的時(shí)代。

20世紀(jì)70年代初，戈登教授發(fā)現(xiàn)，將外源血紅蛋白信使RNA注射入爪蟾卵母細(xì)胞中，可以在卵母細(xì)胞中表達(dá)出血紅蛋白。此后，卵母細(xì)胞表達(dá)系統(tǒng)在細(xì)胞生物學(xué)研究中發(fā)揮了重要作用。比如，應(yīng)用非洲爪蟾卵母細(xì)胞表達(dá)外源離子通道或其他受體基因是離子通道或受體結(jié)構(gòu)和功能研究中的一種重要方法，在研究離子通道及神經(jīng)遞質(zhì)受體的結(jié)構(gòu)、功能及藥理作用方面都發(fā)揮了重要作用。

非洲爪蟾的卵母細(xì)胞真是生物實(shí)驗(yàn)的絕佳材料，它除了構(gòu)建卵母細(xì)胞表達(dá)系統(tǒng)，還常用于細(xì)胞分裂與細(xì)胞周期調(diào)控的研究。早在1972年，研究人員首先在豹蛙中發(fā)現(xiàn)，成熟卵母細(xì)胞中存在一種物質(zhì)，把這種物質(zhì)注射到未成熟卵母細(xì)胞中，會(huì)加速它進(jìn)行減數(shù)分裂而成熟。因此他們把這種物質(zhì)叫作"成熟促進(jìn)因子"(MPF)。這一結(jié)果隨后在非洲爪蟾中得以證實(shí)。此后，非洲爪蟾成為相關(guān)研究的重要材料。人們發(fā)現(xiàn)MPF不僅能促進(jìn)卵母細(xì)胞的減數(shù)分裂，也可以促進(jìn)正常體細(xì)胞的有絲分裂。更有趣的是，卵母細(xì)胞中MPF的活性會(huì)隨著細(xì)胞周期而變化，它在卵母細(xì)胞進(jìn)行減分裂前活性最高;而當(dāng)卵母細(xì)胞分裂后，MPF的活性亦隨之消失。接下來(lái)，研究人員嘗試從爪蟾的未受精卵中純化MPF。但由于MPF的活性測(cè)試十分繁瑣，它本身又極不穩(wěn)定，這一工作進(jìn)行得很不順利。直到1988年，MPF才被純化，發(fā)現(xiàn)它由兩個(gè)蛋白組成，一個(gè)是周期素(一種隨著細(xì)胞分裂過(guò)程而周期性表達(dá)的蛋白)，另一個(gè)是一種周期素依賴性蛋白激酶。這是細(xì)胞周期調(diào)控研究中的一次重大突破，極大地推動(dòng)了細(xì)胞周期的研究。21世紀(jì)初期，非洲爪蟾卵母細(xì)胞系統(tǒng)仍然是細(xì)胞周期研究的重要材料。