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(zhù)很多的優(yōu)勢。首先，爪蟾基因組已經(jīng)有了完整的數據庫;其次，白化爪蟾是透明的，可以用著(zhù)活體研究，觀(guān)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，爪蟾養殖費用低，周期短，可以結合行為學(xué)研究進(jìn)行藥物的高通量篩選。英國發(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)驗證明了核編程的重要思想，從而獲得了2012年諾貝爾獎。

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:熱帶爪蟾現被提升為新的模式生物。常被用作實(shí)驗動(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復制及其他相關(guān)的程序，故能夠在無(wú)細胞環(huán)境下方便操控，對研究DNA復制及修復很有幫助。在孕婦的尿液中發(fā)現含有大量人類(lèi)絨毛膜性腺激素，這種激素可以引發(fā)非洲爪蟾生產(chǎn)卵母細胞。為了幫助非洲爪蟾的培育，現時(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胞是分子生物學(xué)的重要表達系統。只要將DNA或mRNA注入卵母細胞或發(fā)育中的胚胎，科學(xué)家就可以在對照下研究蛋白質(zhì)。這可以讓操控的DNA(或mRNA)有頻密的表達，并輕易的紀錄卵母細胞。研究上面對消除影響結果的天然蛋白質(zhì)的挑戰，例如卵母細胞的天然膜通道。注入嗎啉基反義核酸到卵母細胞中，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(lèi)動(dòng)物模型。非洲爪蟾的優(yōu)勢在于取卵方便，在實(shí)驗室條件下，它可以常年產(chǎn)卵，不受季節限制。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(lèi)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(chóng)。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(cháng)，同時(shí)，它是異源四倍體，多數基因存在四個(gè)拷貝，很難進(jìn)行遺傳突變實(shí)驗。

19世紀末至20世紀前，半葉是實(shí)驗胚胎學(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(guān)察、分析其發(fā)育的各種現象。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(zhù)名的德國胚胎學(xué)家施佩曼主要是以蠑螈為實(shí)驗材料。1924年，他發(fā)現蠑螈原腸胚的胚孔背唇具有很強的誘導能力。如果將這部分組織移植到受體胚胎的腹側，可以誘導形成一個(gè)完整的次級胚胎。由于這一重要發(fā)現，施佩曼獲得了1935年的諾貝爾獎。然而在當時(shí)，實(shí)驗所用的受精卵、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?？蒲腥藛T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，然后在一年剩下的時(shí)間里分析實(shí)驗結果。直到20世紀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識脊椎動(dòng)物的發(fā)育機制作出了重要貢獻。雖然施佩曼在1924年就發(fā)現了組織者，但對于組織者作用的分子機制的研究在很長(cháng)時(shí)間內都沒(méi)有取得突破。直到20世紀80年代中期，英國的施萊克和史密斯教授才發(fā)現成纖維細胞生長(cháng)因子和活性素具有誘導能力。他們所使用的胚胎材料正是非洲爪蟾。直到20世紀90年代，人們才找到了組織者中真正的作用分子:BMP信號抑制因子和Wnt信號抑制因子。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，當時(shí)的主要目的是研究不同發(fā)育時(shí)期胚胎細胞核的發(fā)育能力。他先用紫外線(xiàn)照射爪蟾卵細胞，破壞其細胞核，然后取爪蟾蝌蚪的腸上皮細胞、肝細胞、腎細胞等的細胞核，植入上述處理過(guò)的卵細胞內，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胞作為核供體，通過(guò)連續核移植的辦法，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。這一結果轟動(dòng)了科學(xué)界，充分證明了細胞核的全能性，也開(kāi)創(chuàng )了動(dòng)物克隆的時(shí)代。

20世紀70年代初，戈登教授發(fā)現，將外源血紅蛋白信使RNA注射入爪蟾卵母細胞中，可以在卵母細胞中表達出血紅蛋白。此后，卵母細胞表達系統在細胞生物學(xué)研究中發(fā)揮了重要作用。比如，應用非洲爪蟾卵母細胞表達外源離子通道或其他受體基因是離子通道或受體結構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)受體的結構、功能及藥理作用方面都發(fā)揮了重要作用。

非洲爪蟾的卵母細胞真是生物實(shí)驗的絕佳材料，它除了構建卵母細胞表達系統，還常用于細胞分裂與細胞周期調控的研究。早在1972年，研究人員首先在豹蛙中發(fā)現，成熟卵母細胞中存在一種物質(zhì)，把這種物質(zhì)注射到未成熟卵母細胞中，會(huì )加速它進(jìn)行減數分裂而成熟。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MPF不僅能促進(jìn)卵母細胞的減數分裂，也可以促進(jìn)正常體細胞的有絲分裂。更有趣的是，卵母細胞中MPF的活性會(huì )隨著(zhù)細胞周期而變化，它在卵母細胞進(jìn)行減分裂前活性最高;而當卵母細胞分裂后，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的活性測試十分繁瑣，它本身又極不穩定，這一工作進(jìn)行得很不順利。直到1988年，MPF才被純化，發(fā)現它由兩個(gè)蛋白組成，一個(gè)是周期素(一種隨著(zhù)細胞分裂過(guò)程而周期性表達的蛋白)，另一個(gè)是一種周期素依賴(lài)性蛋白激酶。這是細胞周期調控研究中的一次重大突破，極大地推動(dòng)了細胞周期的研究。21世紀初期，非洲爪蟾卵母細胞系統仍然是細胞周期研究的重要材料。