史军

“生物如何能分身”一直是科学家在认真研究的问题。

为什么不同生物的“分身”能力存在差别？人类能不能拥有这样神奇的能力？

在解答这些问题的过程中，有一种植物帮了科学家的大忙，那就是胡萝卜。

一个细胞的“生命魔术”

19世纪，德国科学家施莱登和施旺创立了细胞学说，认为所有生命体都是由细胞组成的。在此基础上，奥地利植物学家戈特利布·哈勃兰特进一步拓展推论，认为所有的植物都可以不断分割，得到最基本的生命单元——细胞，而这些基本的生命单元都具有生长成完整植物体的能力。

从理论上讲，只要有一个细胞，就可以发育成一个完整的生物体。因为几乎所有的生命都来自一个细胞——受精卵。受精卵可以发育成各种形态的细胞，这种能力就叫细胞全能性。不过细胞在分裂过程中逐渐有了自己明确的分工，开花植物的受精卵分化成了胚，继而发育成根、茎、叶、花、果;人类的受精卵分化成了表皮细胞、红细胞、神经细胞等200多种专门细胞。

细胞在分裂中逐渐趋于专门化的现象，在生物学上叫作“分化”。这就好像一块刚刚从橡胶树中采集到的乳胶块，它还有无限的可能性，但是一旦变成了轮胎或者床垫、枕头，亦或是我们的鞋底，在这一刻所有橡胶的形态都被定性了。

不过，纵使橡胶的形态千变万化，它们的主要成分也是橡胶，它们的“内心”还是相同的。所以从理论上讲，我们可以把任意一种已经特化的细胞（比如叶子或者花）恢复到初始状态，让这个分化过程重新来一遍，就能得到完整的生物体。

那么问题来了，用什么实验材料能够来验证这个想法呢？

试管中长出胡萝卜

在探索过程中，胡萝卜是第一种在试管中完成从单个细胞到完整植物生长过程的植物。

戈特利布·哈勃兰提出理论之后，在接下来的半个世纪里，科学家都在寻找将植物细胞培养成完整植物体的方法，并且尝试了各种实验材料：豌豆和玉米的茎尖，番茄的根尖都是良好的培养材料。

1934年，美国植物学家怀特在无机盐和糖组成的培养基中加入了酵母浸出液，让番茄的根尖细胞活跃地分裂起来。1958年，英国科学家弗雷德里克·坎皮恩·斯图尔德等人用胡萝卜根的愈伤组织细胞进行悬浮培养，成功诱导出胚状体并分化为完整的小植株。这在生物组织培养的历史上是一个里程碑式的事件，从此，组织培养成为探索植物生命奥秘的基础方法和手段。

人类的受精卵分化示意图

今天我们回过头来看，这种“生命魔术”已经不再神秘。实际上，想要得到完整的生命体，最关键的就是得到受精卵或者和受精卵类似的干细胞。在生物生长过程中，干细胞不断分化，产生的后代细胞各自的功能被相对固定了下来。分化后细胞发挥哪种特定的基因组合，主要是通过两种变化被固定下来的：一种变化是“组蛋白修饰”，另一种变化是“基因的甲基化”。要想让分化的细胞变成和受精卵类似的特殊细胞，就需要进行一个与分化相对的逆向过程——脱分化。相对于动物细胞来说，植物细胞更容易进行脱分化。直到今天，科学家仍然在研究将不同细胞变成干细胞的技术。

黄、橙、红、紫的颜色之争

胡萝卜的原产地位于亚洲西部。中国古代关于胡萝卜的记载最早出现在南宋的《绍兴校定经史证类备急本草》一书中。书中写道：“胡萝卜味甘平……”由此可以推测，胡萝卜最早是在宋元时期才进入中国的。明代医药學家李时珍在《本草纲目》中的描述也印证了这一观点：“元时始自胡地来，气味微似萝卜，故名。”所以说，中国人吃上胡萝卜，应该是在宋朝之后的事情了。

更有意思的是，中国人最初吃的胡萝卜并不是我们今天看到的模样，很可能是紫色的。颜色差异与胡萝卜肉质根中的色素组成有很大关系。

那些生长在中亚区域（主要在阿富汗）的胡萝卜的“祖先”就是紫色的。在栽培过程中逐渐出现了黄色的品种，后来又从黄色品种中产生了白色品种。相较于紫色和黄色品种，白色品种在原产地之外并不受欢迎，所以在10～11世纪从原产地向外传播的胡萝卜，是紫色品种和黄色品种。

胡萝卜是第一种在试管中完成从单个细胞到完整植物生长过程的植物

实际上，我们熟悉的橙色胡萝卜是在17世纪由荷兰园艺学家培育出来的，这已经是胡萝卜传入西北欧300年之后的事情了。所以，当年在宋元时期传入中国的胡萝卜很可能是紫色或者黄色的。

时至今日，细胞的生命之书已经被翻开，还有更多精彩的章节等待我们去阅读。我们不应该忘记，胡萝卜是一个最好的“陪读”。

知识拓展 

橙色的胡萝卜从何而来

人们常把橙色定义为胡萝卜色，但胡萝卜并不在意人类的喜好，颜色多得不得了。野生胡萝卜有白、有黄、有绿、有紫。这也不奇怪，因为胡萝卜本来就没有选择压力，毕竟这些埋在地下细瘦的植物根，也不是动物的主要粮食，偶尔被牛羊啃食，牛羊也不在意它们的长相。就如同，人类并没有统一变成单眼皮，也没有统一变成双眼皮，因为这两类人都能找到伴侣生育后代。这就是没有选择压力的结果。

而对于胡萝卜的长相影响极大的是荷兰人。荷兰园艺学家的种植技术很高超，不仅搞定了郁金香，而且搞定了胡萝卜，他们培育的胡萝卜又大又甜，从野草变成了上好的蔬菜。按说，市场上的胡萝卜颜色应该是多姿多彩的，然而荷兰的园艺师们有自己的小嗜好，他们就喜欢荷兰的幸运色——橙色。