據外媒報道，植物根部和動物胚胎依靠相同的化學物質來成功發育。青蛙卵與抗衰老面霜有什麼共同之處？它們的成功取決於一組名為視黃醇的化學物質，它們能夠生成和重新生成組織。對植物的一項新研究表明，視黃醇的組織生成能力也負責根部的適當發展。
在8月26日發表在《科學》雜誌上的一項新研究中，由加州大學聖迭戈分校副教授Alexandra Dickinson和杜克大學Paul Kramer生物學傑出教授Philip Benfey領導的一個研究小組確定了在觸發植物側根發展中起關鍵作用的化合物：視黃醛。
在人類以及所有脊椎動物中，將受精卵變成一個有小心臟的胚胎，需要幹細胞分化、專業化，併產生特定的組織，如骨骼、血管和神經系統。這個過程是由視黃醇啟動和調節的。不過，動物不能生產自己的視黃醇，它們必須從植物或吃植物的動物那裡攝取。
Dickinson說：”我們知道植物有能力生產這種化合物，它對動物的發育非常重要，因此檢查它在植物發育中的作用也是非常值得關注的，”她領導這項研究是她在杜克大學博士后研究的一部分。
為了使植物能夠很好地利用視黃醇，視黃醇分子必須與植物細胞內的一種蛋白質形成一個“標籤組”，這一過程稱為蛋白質結合。
為了測試視黃醇是否確實是側根發育的原因，Dickinson和她的團隊用一種染料處理幼苗，這種染料在視黃醇被細胞內的蛋白質結合後會發光。隨着幼苗的生長，主根的頂端附近出現了發光的小點。不久之後，一個側根會從這些發光點上長出來。隨着幼苗的生長，這一過程以固定的時間間隔重複，顯示出側根的生長先於視黃醇結合的峰值。
為了證實他們的發現，研究小組將視黃醇直接作用於植物的主根。得到視黃醇促進劑的幼苗比正常的幼苗長出了更多的側根。為了更加確定，研究小組應用了一種化合物，使植物無法產生視黃醇，並看到這些幼苗產生了非常少的側根。
然後他們將視黃醇直接應用到這些幼苗的主根上，果然，在應用了視黃醇的地方，側根開始發育。
Benfey說：“我們研究這個問題的所有方法都是非常積極的結果。如果一個胚胎在其發育過程中缺乏視黃醇，它將會有發育缺陷。這與植物和它們的側根所發生的事情驚人地相似。”
而且相似之處還不止於此：動物胚胎的細胞依靠特殊的蛋白質從其周圍環境中獲取視黃醇。植物產生它們自己的視黃醇，但它們仍然需要特殊的蛋白質來結合它們並激活發育過程。
研究小組發現，植物用來結合視黃醇的蛋白質是動物細胞中發現的蛋白質的“二重奏”。它們是不同的，但有類似的結構和形狀。
Benfey表示：“我們既發現了觸髮根部發育的信號，又發現了與之結合的蛋白質，這相當令人興奮。”
植物和脊椎動物是非常不同的生物體，發現兩者在發育過程中都使用密切相關的化學物質來生成新的組織，這是自然界在兩種非常不同的生物體中獨立達成類似問題解決方案的一個例子，這種現象被稱為”趨同進化”。
視黃醇有多種醫療用途，從痤瘡膏到癌症治療。發現它們調節植物根部組織發育的確切方式，為研究人員打開了一扇全新的大門。
Dickinson表示：“我們已經發現了一條新的途徑，它向細胞提供信息，並說服它們建立一個新的器官，而不是做它們最初被分配的工作。因此，也許我們可以從植物中獲取一些東西，並利用它來更好地理解人類中發生的事情。”