胡蘿卜餐盤?？偷目茖W(xué)生涯

史軍

“生物如何能分身”一直是科學(xué)家在認(rèn)真研究的問題。

為什么不同生物的“分身”能力存在差別？人類能不能擁有這樣神奇的能力？

在解答這些問題的過程中，有一種植物幫了科學(xué)家的大忙，那就是胡蘿卜。

一個(gè)細(xì)胞的“生命魔術(shù)”

19世紀(jì)，德國(guó)科學(xué)家施萊登和施旺創(chuàng)立了細(xì)胞學(xué)說，認(rèn)為所有生命體都是由細(xì)胞組成的。在此基礎(chǔ)上，奧地利植物學(xué)家戈特利布·哈勃蘭特進(jìn)一步拓展推論，認(rèn)為所有的植物都可以不斷分割，得到最基本的生命單元——細(xì)胞，而這些基本的生命單元都具有生長(zhǎng)成完整植物體的能力。

從理論上講，只要有一個(gè)細(xì)胞，就可以發(fā)育成一個(gè)完整的生物體。因?yàn)閹缀跛械纳紒碜砸粋€(gè)細(xì)胞——受精卵。受精卵可以發(fā)育成各種形態(tài)的細(xì)胞，這種能力就叫細(xì)胞全能性。不過細(xì)胞在分裂過程中逐漸有了自己明確的分工，開花植物的受精卵分化成了胚，繼而發(fā)育成根、莖、葉、花、果;人類的受精卵分化成了表皮細(xì)胞、紅細(xì)胞、神經(jīng)細(xì)胞等200多種專門細(xì)胞。

細(xì)胞在分裂中逐漸趨于專門化的現(xiàn)象，在生物學(xué)上叫作“分化”。這就好像一塊剛剛從橡膠樹中采集到的乳膠塊，它還有無限的可能性，但是一旦變成了輪胎或者床墊、枕頭，亦或是我們的鞋底，在這一刻所有橡膠的形態(tài)都被定性了。

不過，縱使橡膠的形態(tài)千變?nèi)f化，它們的主要成分也是橡膠，它們的“內(nèi)心”還是相同的。所以從理論上講，我們可以把任意一種已經(jīng)特化的細(xì)胞（比如葉子或者花）恢復(fù)到初始狀態(tài)，讓這個(gè)分化過程重新來一遍，就能得到完整的生物體。

那么問題來了，用什么實(shí)驗(yàn)材料能夠來驗(yàn)證這個(gè)想法呢？

試管中長(zhǎng)出胡蘿卜

在探索過程中，胡蘿卜是第一種在試管中完成從單個(gè)細(xì)胞到完整植物生長(zhǎng)過程的植物。

戈特利布·哈勃蘭提出理論之后，在接下來的半個(gè)世紀(jì)里，科學(xué)家都在尋找將植物細(xì)胞培養(yǎng)成完整植物體的方法，并且嘗試了各種實(shí)驗(yàn)材料：豌豆和玉米的莖尖，番茄的根尖都是良好的培養(yǎng)材料。

1934年，美國(guó)植物學(xué)家懷特在無機(jī)鹽和糖組成的培養(yǎng)基中加入了酵母浸出液，讓番茄的根尖細(xì)胞活躍地分裂起來。1958年，英國(guó)科學(xué)家弗雷德里克·坎皮恩·斯圖爾德等人用胡蘿卜根的愈傷組織細(xì)胞進(jìn)行懸浮培養(yǎng)，成功誘導(dǎo)出胚狀體并分化為完整的小植株。這在生物組織培養(yǎng)的歷史上是一個(gè)里程碑式的事件，從此，組織培養(yǎng)成為探索植物生命奧秘的基礎(chǔ)方法和手段。

人類的受精卵分化示意圖

今天我們回過頭來看，這種“生命魔術(shù)”已經(jīng)不再神秘。實(shí)際上，想要得到完整的生命體，最關(guān)鍵的就是得到受精卵或者和受精卵類似的干細(xì)胞。在生物生長(zhǎng)過程中，干細(xì)胞不斷分化，產(chǎn)生的后代細(xì)胞各自的功能被相對(duì)固定了下來。分化后細(xì)胞發(fā)揮哪種特定的基因組合，主要是通過兩種變化被固定下來的：一種變化是“組蛋白修飾”，另一種變化是“基因的甲基化”。要想讓分化的細(xì)胞變成和受精卵類似的特殊細(xì)胞，就需要進(jìn)行一個(gè)與分化相對(duì)的逆向過程——脫分化。相對(duì)于動(dòng)物細(xì)胞來說，植物細(xì)胞更容易進(jìn)行脫分化。直到今天，科學(xué)家仍然在研究將不同細(xì)胞變成干細(xì)胞的技術(shù)。

黃、橙、紅、紫的顏色之爭(zhēng)

胡蘿卜的原產(chǎn)地位于亞洲西部。中國(guó)古代關(guān)于胡蘿卜的記載最早出現(xiàn)在南宋的《紹興校定經(jīng)史證類備急本草》一書中。書中寫道：“胡蘿卜味甘平……”由此可以推測(cè)，胡蘿卜最早是在宋元時(shí)期才進(jìn)入中國(guó)的。明代醫(yī)藥學(xué)家李時(shí)珍在《本草綱目》中的描述也印證了這一觀點(diǎn)：“元時(shí)始自胡地來，氣味微似蘿卜，故名?！彼哉f，中國(guó)人吃上胡蘿卜，應(yīng)該是在宋朝之后的事情了。

更有意思的是，中國(guó)人最初吃的胡蘿卜并不是我們今天看到的模樣，很可能是紫色的。顏色差異與胡蘿卜肉質(zhì)根中的色素組成有很大關(guān)系。

那些生長(zhǎng)在中亞區(qū)域（主要在阿富汗）的胡蘿卜的“祖先”就是紫色的。在栽培過程中逐漸出現(xiàn)了黃色的品種，后來又從黃色品種中產(chǎn)生了白色品種。相較于紫色和黃色品種，白色品種在原產(chǎn)地之外并不受歡迎，所以在10～11世紀(jì)從原產(chǎn)地向外傳播的胡蘿卜，是紫色品種和黃色品種。

胡蘿卜是第一種在試管中完成從單個(gè)細(xì)胞到完整植物生長(zhǎng)過程的植物

實(shí)際上，我們熟悉的橙色胡蘿卜是在17世紀(jì)由荷蘭園藝學(xué)家培育出來的，這已經(jīng)是胡蘿卜傳入西北歐300年之后的事情了。所以，當(dāng)年在宋元時(shí)期傳入中國(guó)的胡蘿卜很可能是紫色或者黃色的。

時(shí)至今日，細(xì)胞的生命之書已經(jīng)被翻開，還有更多精彩的章節(jié)等待我們?nèi)ラ喿x。我們不應(yīng)該忘記，胡蘿卜是一個(gè)最好的“陪讀”。

知識(shí)拓展?

橙色的胡蘿卜從何而來

人們常把橙色定義為胡蘿卜色，但胡蘿卜并不在意人類的喜好，顏色多得不得了。野生胡蘿卜有白、有黃、有綠、有紫。這也不奇怪，因?yàn)楹}卜本來就沒有選擇壓力，畢竟這些埋在地下細(xì)瘦的植物根，也不是動(dòng)物的主要糧食，偶爾被牛羊啃食，牛羊也不在意它們的長(zhǎng)相。就如同，人類并沒有統(tǒng)一變成單眼皮，也沒有統(tǒng)一變成雙眼皮，因?yàn)檫@兩類人都能找到伴侶生育后代。這就是沒有選擇壓力的結(jié)果。

而對(duì)于胡蘿卜的長(zhǎng)相影響極大的是荷蘭人。荷蘭園藝學(xué)家的種植技術(shù)很高超，不僅搞定了郁金香，而且搞定了胡蘿卜，他們培育的胡蘿卜又大又甜，從野草變成了上好的蔬菜。按說，市場(chǎng)上的胡蘿卜顏色應(yīng)該是多姿多彩的，然而荷蘭的園藝師們有自己的小嗜好，他們就喜歡荷蘭的幸運(yùn)色——橙色。