胡蘿卜餐盤常客的科學生涯

史軍

“生物如何能分身”一直是科學家在認真研究的問題。

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家的大忙，那就是胡蘿卜。

一個細胞的“生命魔術”

19世紀，德國科學家施萊登和施旺創立了細胞學說，認為所有生命體都是由細胞組成的。在此基礎上，奧地利植物學家戈特利布·哈勃蘭特進一步拓展推論，認為所有的植物都可以不斷分割，得到最基本的生命單元——細胞，而這些基本的生命單元都具有生長成完整植物體的能力。

從理論上講，只要有一個細胞，就可以發育成一個完整的生物體。因為幾乎所有的生命都來自一個細胞——受精卵。受精卵可以發育成各種形態的細胞，這種能力就叫細胞全能性。不過細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，繼而發育成根、莖、葉、花、果;人類的受精卵分化成了表皮細胞、紅細胞、神經細胞等200多種專門細胞。

細胞在分裂中逐漸趨于專門化的現象，在生物學上叫作“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都被定性了。

不過，縱使橡膠的形態千變萬化，它們的主要成分也是橡膠，它們的“內心”還是相同的。所以從理論上講，我們可以把任意一種已經特化的細胞（比如葉子或者花）恢復到初始狀態，讓這個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，用什么實驗材料能夠來驗證這個想法呢？

試管中長出胡蘿卜

在探索過程中，胡蘿卜是第一種在試管中完成從單個細胞到完整植物生長過程的植物。

戈特利布·哈勃蘭提出理論之后，在接下來的半個世紀里，科學家都在尋找將植物細胞培養成完整植物體的方法，并且嘗試了各種實驗材料：豌豆和玉米的莖尖，番茄的根尖都是良好的培養材料。

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

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”已經不再神秘。實際上，想要得到完整的生命體，最關鍵的就是得到受精卵或者和受精卵類似的干細胞。在生物生長過程中，干細胞不斷分化，產生的后代細胞各自的功能被相對固定了下來。分化后細胞發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”。要想讓分化的細胞變成和受精卵類似的特殊細胞，就需要進行一個與分化相對的逆向過程——脫分化。相對于動物細胞來說，植物細胞更容易進行脫分化。直到今天，科學家仍然在研究將不同細胞變成干細胞的技術。

黃、橙、紅、紫的顏色之爭

胡蘿卜的原產地位于亞洲西部。中國古代關于胡蘿卜的記載最早出現在南宋的《紹興校定經史證類備急本草》一書中。書中寫道：“胡蘿卜味甘平……”由此可以推測，胡蘿卜最早是在宋元時期才進入中國的。明代醫藥學家李時珍在《本草綱目》中的描述也印證了這一觀點：“元時始自胡地來，氣味微似蘿卜，故名。”所以說，中國人吃上胡蘿卜，應該是在宋朝之后的事情了。

更有意思的是，中國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根中的色素組成有很大關系。

那些生長在中亞區域（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了黃色的品種，后來又從黃色品種中產生了白色品種。相較于紫色和黃色品種，白色品種在原產地之外并不受歡迎，所以在10～11世紀從原產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細胞到完整植物生長過程的植物

實際上，我們熟悉的橙色胡蘿卜是在17世紀由荷蘭園藝學家培育出來的，這已經是胡蘿卜傳入西北歐300年之后的事情了。所以，當年在宋元時期傳入中國的胡蘿卜很可能是紫色或者黃色的。

時至今日，細胞的生命之書已經被翻開，還有更多精彩的章節等待我們去閱讀。我們不應該忘記，胡蘿卜是一個最好的“陪讀”。

知識拓展?

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，因為胡蘿卜本來就沒有選擇壓力，畢竟這些埋在地下細瘦的植物根，也不是動物的主要糧食，偶爾被牛羊啃食，牛羊也不在意它們的長相。就如同，人類并沒有統一變成單眼皮，也沒有統一變成雙眼皮，因為這兩類人都能找到伴侶生育后代。這就是沒有選擇壓力的結果。

而對于胡蘿卜的長相影響極大的是荷蘭人。荷蘭園藝學家的種植技術很高超，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，市場上的胡蘿卜顏色應該是多姿多彩的，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色——橙色。