青蛙蛋与抗衰老面霜有什么共同之处?它们的成功取决于一组称为类视色素的化合物，它们能够生成和再生组织。
一项针对植物的新研究表明，类视色素的组织生成能力也与根的适当发育有关。
如果你曾经种过萝卜种子，你就会知道它做的第一件事就是长出一根长长的垂直根。给它多一点时间，它会得到更小的根，垂直于植物的茎。随着时间的推移，这些侧根会反复分枝并散开，形成一个网，稳定植物并为植物提供营养。
这些侧根不只是随机弹出。它们出现，然后按照一定的节奏沿着主轴以规则的间隔分叉。直到现在，人们还不知道是什么调节和决定了它们的发展和节奏。
在 8 月 26 日发表在《科学》杂志上的一项新研究中，由加州大学圣地亚哥分校助理教授 Alexandra Dickinson 和杜克大学 Paul Kramer 杰出生物学教授 Philip Benfey 领导的研究小组确定了该化合物这在触发植物侧根发育方面起着关键作用。
研究小组有一个很好的怀疑：视黄醛，一种类视黄醇，看起来很合适。
在人类以及所有脊椎动物中，将受精卵变成心脏稍微跳动的胚胎需要干细胞分化、特化并生成特定组织，例如骨骼、血管和神经系统。这个过程是由视网膜启动和调节的。动物不能产生自己的视网膜，但它们必须从植物或吃植物的动物中摄取。
“我们知道植物有能力产生这种化合物，它对动物发育非常重要，因此检查它在植物发育中的作用也很有诱惑力，”作为博士后研究的一部分领导这项研究的 Dickinson 说。在杜克。
为了让植物充分利用视黄醛，视黄醛分子必须与植物细胞内的蛋白质形成标签组，这一过程称为蛋白质结合。
为了测试视黄醛是否确实支持侧根发育，Dickinson 和她的团队用一种染料处理幼苗，当视黄醛与细胞内的蛋白质结合时，这种染料会发光。随着幼苗的生长，主根尖附近出现了发光的点。不久之后，侧根就会从那些发光的斑点中生长出来。
随着幼苗的发育，该过程定期重复，表明侧根的生长之前是视网膜结合的峰值。
为了证实他们的发现，该团队将视黄醛直接应用于植物的主根。获得视网膜助推器的幼苗比正常情况下发育出更多的侧根。
更确切地说，该团队应用了一种使植物无法产生视网膜的化合物，并发现这些幼苗很少产生侧根。
然后他们将视黄醛直接应用于这些幼苗的主根，果然，侧根开始在应用了视黄醛的地方发育。
“我们看待这个问题的所有方式都非常积极，”本菲说。
“如果胚胎在发育过程中缺乏视网膜，就会出现发育缺陷，”本菲说。“这与植物及其侧根发生的情况非常相似。”
相似之处还不止于此：动物胚胎的细胞依靠特殊的蛋白质从周围环境中获取视网膜。植物会产生自己的类视黄醇，但它们仍然需要特殊的蛋白质来结合它们并激活发育过程。
研究小组发现，植物用于结合视网膜的蛋白质是动物细胞中发现的蛋白质的分身。它们不同，但具有相似的结构和形状。
“发现触发根发育的信号和结合它的蛋白质是非常令人兴奋的，”本菲说。
植物和脊椎动物是非常不同的生物，它们的进化路径在 15 亿多年前就分道扬镳了。发现两者在发育过程中都使用密切相关的化合物来生成新组织，这是自然界独立地为两种截然不同的生物体中的类似问题找到类似解决方案的一个例子，这种现象称为“趋同进化”。
维甲酸有多种医学用途，从粉刺霜到癌症治疗。发现它们调节植物根组织发育的确切方式打开了一扇全新的大门。
“我们发现了一种新途径，可以为细胞提供信息并说服它们构建一个新器官，而不是完成最初分配给它们的工作，”迪金森说。“所以也许我们可以从植物中提取一些东西并用它来更好地了解人类发生的事情。”
这项工作得到了霍华德休斯医学研究所和美国国立卫生研究院的支持(授予 MIRA 1R35GM131725)，以及亚历山德拉狄金森的阿诺德和梅布尔贝克曼博士后奖学金。José R. Dinneny 的研究部分得到了霍华德休斯医学研究所和西蒙斯基金会的学院奖学金资助。Michael Luciano 和 Martin Schnermann 得到美国国立卫生研究院 (NIH)、国家癌症研究所和癌症研究中心的校内研究计划的支持。
