胡萝卜餐盘常客的科学生涯

石军

“生物如何能同时出现在两个地方”一直是科学家们在认真研究的问题。

为什么不同的生物会有不同的“分身”能力？人类能有如此神奇的能力吗？

在回答这些问题的过程中，有一种植物帮了科学家大忙，那就是胡萝卜。细胞的“生命魔力”

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。

19世纪，德国科学家施莱登和王石创立了细胞理论，认为所有生物都是由细胞组成的。在此基础上，奥地利植物学家戈特利布·哈布兰特(gottlieb Habrandt)进一步扩展了他的推论，即所有的植物都可以不断地分裂，以获得最基本的生命单位——细胞，而这些基本的生命单位都具有长成完整植物的能力。

理论上，只要有一个细胞，就可以发育成一个完整的有机体。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细胞，这种能力称为细胞全能性。但是细胞在分裂的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胚胎，然后发育成根、茎、叶、花和果实。人类受精卵已经分化成表皮细胞、红细胞、神经细胞等200多种特化细胞。

细胞分裂逐渐特化的现象，生物学上称为“分化”。就像刚从橡胶树上收集的乳胶块。它还有无限的可能性，但一旦变成轮胎或者床垫，枕头，或者我们的鞋底，在这一刻，所有的橡胶形态都被认定了。

然而，即使橡胶的形状千变万化，但它们的主要成分是橡胶，它们的“心”还是一样的。所以理论上我们可以把任何特化的细胞(比如叶子或者花)恢复到初始状态，重复这个分化过程就可以得到一个完整的生物体。

那么问题来了，有什么实验材料可以用来验证这个想法呢？胡萝卜在试管中生长。

在探索的过程中，胡萝卜是第一个在试管中完成从单细胞到完整植株的生长过程的植物。

戈特利布·哈博兰(gottlieb Harboland)提出他的理论后，在接下来的半个世纪里，科学家们一直在寻找将植物细胞培养成完整植株的方法，并尝试了各种实验材料:豌豆和玉米的茎尖、番茄的根尖都是很好的培养材料。

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酵母抽提物，使番茄根尖细胞活跃分裂。1958年，英国科学家弗雷德里克·坎皮恩·斯图尔特等人利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成完整的小植株。这是生物组织培养史上的里程碑事件。此后，组织培养成为探索植物生命奥秘的基本方法和手段。人类受精卵分化示意图

今天回想起来，这个“生命的魔法”已经不再神秘。其实要获得完整的生命，最重要的是获得受精卵或者类似于受精卵的干细胞。在生物生长过程中，干细胞不断分化，子代细胞的功能相对固定。分化细胞的特定基因组合主要由两种变化固定:一是组蛋白修饰，二是基因甲基化。为了使分化的细胞成为类似受精卵的特殊细胞，需要进行一个与分化相反的逆向过程——去分化。与动物细胞相比，植物细胞更容易去分化。直到今天，科学家们仍在研究将不同细胞变成干细胞的技术。黄、橙、红、紫之间的颜色之争

胡萝卜的原产地在西亚。中国古代对胡萝卜的记载最早出现在南宋的《绍兴考据史·证急本草》一书中。书上说:“胡萝卜味甘，性平……”可以推测，胡萝卜最早进入中国是在宋元时期。明代医学家李时珍在《本草纲目》中的描述也印证了这一观点:“元代起于胡迪，其味微似萝卜，故名。”所以，中国人吃胡萝卜应该是在宋代以后。

更有趣的是，中国人最早吃的胡萝卜并不是我们今天看到的。它们可能是紫色的。颜色差异与胡萝卜肉质根中的色素成分密切相关。

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生长在中亚(主要是阿富汗)的胡萝卜的“祖先”是紫色的。在栽培过程中，逐渐出现黄色品种，然后由黄色品种产生白色品种。与紫色和黄色品种相比，白色品种在原产地之外不受欢迎，所以10 ~ 11世纪从原产地传来的胡萝卜是紫色品种和黄色品种。胡萝卜是第一个在试管中完成从单细胞到完整植株的生长过程的植物。

实际上，人们熟悉的橙色胡萝卜是在17世纪由荷兰园艺家种植的，这是胡萝卜引入西北欧300年后的事了。所以宋元时期传入中国的胡萝卜很可能是紫色或黄色的。

今天，细胞生命这本书已经翻开，还有更多精彩的篇章等着我们去阅读。我们不要忘记，胡萝卜是最好的“伴侣”。知识扩展

橙色胡萝卜来自哪里？

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。

人们常常把橙色定义为胡萝卜色，但胡萝卜并不在乎人类的喜好，颜色多的是。野生胡萝卜有白色、黄色、绿色和紫色。这并不奇怪，因为胡萝卜没有选择压力。毕竟这些埋在地下的细细的植物根并不是动物的主要食物，偶尔也会被牛羊吃掉，它们并不在乎自己的长相。就像，人类没有统一成单眼皮，也没有统一成双眼皮，因为两种类型的人都可以找到伴侣繁衍后代。这是没有选择压力的结果。

荷兰人对胡萝卜的外观影响很大。荷兰园艺家不仅擅长种植郁金香，还擅长种植胡萝卜。他们培育的胡萝卜又大又甜，从杂草变成了好蔬菜。按说，市场上的胡萝卜应该是五颜六色的。然而，荷兰的园丁有自己的爱好，他们喜欢橙色，荷兰的幸运色。