图片来源：Pixabay
青蛙卵和抗衰老面霜有什么共同之处呢？他们若要发挥作用都离不开一类名为类维生素A（也译为类视黄醇）的化合物，这类化合物可以生成并再生组织。
一项新的植物学研究表明，类维生素A的组织生成能力也保证了植物根系的正常发育。
如果你播种过萝卜，你就会知道种子做的第一件事情就是生发出长长的、竖直的根系。如果给它多一点时间，它的根会变小并沿垂直于茎的方向生长。过一段时间，这些横向的根系会不断地长出分支散开来，形成一个能够稳定和滋养植物的网。
这些横向根系并非是随意地分散。它们出现，然后按照有规律的间隔沿着主轴向外扩展，遵循着一定的节奏。到底是什么调控并决定了它们的发展和节律迄今为止仍是一个未解之谜。
在一项发表于《科学》杂志的新研究中，由加州大学圣地亚哥分校助理教授Alexandra Dickinson和杜克大学生物学教授Philip Benfey带领的研究团队，识别出在促进植物侧根发育中起关键作用的化合物。
研究团队有一个很好的猜想：视黄醛，一种类维生素A，看上去很符合这个要求。
图片来源：Pixabay
在人类和所有脊椎动物中，将受精卵变成一个拥有心跳的胚胎需要干细胞经历分化、特化并生成特定的组织，就像骨骼、血管和神经系统一样——这一过程由视黄醛开启并调控。但动物自身并不能合成视黄醛，他们必须从植物或以植物为食的动物身上获取。
来自杜克大学的Dickinson表示：“我们知道，植物拥有合成这种化合物的能力，这对于动物的发展非常重要，所以探寻一下视黄醛在植物发育过程中充当着什么样的角色对于我们来说非常有吸引力。”作为她博士后研究的一部分，Dickinson领导了这项研究。
为了让植物更好地利用视黄醛，视黄醛分子必须与植物细胞内的蛋白质“组队”，这个过程被称为蛋白质结合。为了验证视黄醛是否是植物侧根发育的“背后操纵者”，Dickinson和她的团队用染料处理了幼苗，这种染料会在视黄醛与蛋白质在细胞内结合的时候发出荧光。随着幼苗的生长，荧光点逐渐出现在主根的尖端。不久之后，一条侧根便会从荧光点处生长出来。
这一过程在幼苗生长过程中定期地重复，这表明在侧根生长前会有一个视黄醛结合的高峰出现。
为了确认他们的发现，研究团队将视黄醛直接应用在了植物的主根上。与通常状态下的幼苗相比，被视黄醛增强剂处理过的幼苗生发出了更多的侧根。
为了更确切地证实，研究团队用能够阻止植物合成视黄醛的物质处理了幼苗。他们观察到这些处理后的幼苗只长出了非常少的侧根。
然后他们将视黄醛直接作用于这些幼苗的主根上，然后肯定地发现侧根在视黄醛作用的位置上开始发育了起来。
“我们验证这一猜想的所有的方法都给了我们积极的反馈，”Benfey说。
“如果（动物）胚胎在发育阶段缺少视黄醛，那么它将会有发育上的缺陷，”Benfey说道，“非常令人惊讶的是，这与在植物及其侧根上发生的事情非常类似。”
相似之处没有止步于此：动物胚胎的细胞依赖于一种特殊的蛋白质从周围抓取视黄醛。植物合成它们自身的类维生素A，但它们仍需要特殊的蛋白质与视黄醛结合，并激活发育的过程。
研究团队还发现，植物用于结合视黄醛的蛋白质简直是动物细胞里同一作用的蛋白质的“翻版”。虽然它们是不同的，但拥有非常相似的结构和形态。
图片来源：Pixabay
“能够找到启动根系发育的信号和与它相结合的蛋白质是非常令人激动的，”Benfey说。
植物和脊椎动物是非常不同的生命体，早在15亿年前，它们就形成了各自的进化支路。但在发育过程中，它们仍用密切相关的化学物质形成新的组织，这是一个典型的“趋同进化”现象的例子：大自然在两个非常不同的生物体中，独立地为相似的问题找到了相似的解决方法。
类维生素A有很多医学上的用途，从痤疮凝胶到癌症治疗。发现它们调控植物根系发展上的确切途径，为我们打开了新世界的大门。
“我们发现了一种新的途径——给细胞提供信息，并说服它们构建一个新的器官，而不是仅仅完成最初分配给它们的工作，”Dickinson说道。“我们或许可以用植物体里的现象，去更好地理解在人体中发生的事情。”
翻译：龙霏霏
审校：赵冰莹
引进来源：物理学家组织网
本文来自：中国数字科技馆
特别声明：本文转载仅仅是出于科普传播信息的需要，并不意味着代表本网站观点或证实其内容的真实性；如其他媒体、网站或个人从本网站转载使用，须保留本网站注明的“来源”，并自负版权等法律责任；作者如果不希望被转载或其它相关事宜，请与我们接洽。
[责任编辑：环球科学]
京公网安备11010502039775号
