由美國加州大學河濱分校（UCR）領導的一個研究小組，近日首次成功證明如何通過一個小分子，將一個單細胞變成像樹一樣大的東西的一種方式。 半個世紀以來，科學家達成的共識之一是所有的植物都依賴生長素（auxin）進行生長。 而最新研究則首次瞭解到生長素是如何讓植物生長的。

生長素（auxin）來自於希臘語”auxein”，意思是”生長”。 生長素用來協調植物生長的主要途徑有兩條，現在《自然》雜誌的一篇新文章對其中一條進行了描述。

植物細胞被包裹在殼狀細胞壁中，其主要層有三個主要成分：纖維素、半纖維素和果膠。 UCR 植物學教授和研究小組負責人楊振標（Zhenbiao Yang，音譯）表示：”纖維素的作用就像高層建築中的鋼筋，提供了一個廣泛的強度基礎。 它由半纖維素鏈加固，並由果膠密封”

這些成分定義了植物細胞的形狀，導致有時令人驚訝的形成，如楊振標在過去 20 年裡一直在研究的拼圖式葉表皮細胞（leaf epidermis cells）。 這些形狀有助於將細胞緊密地粘在一起，併為植物提供物理強度，以抵禦風等元素。

在一切都被細胞壁緊緊鎖住的情況下，運動和生長是如何實現的？

一種理論認為，當植物準備生長時，生長素會使它們的細胞變酸，鬆開各部分之間的聯繫，使細胞壁軟化和膨脹。 這一理論是在半個世紀前提出的，但直到現在，生長素如何啟動酸化仍然是個謎。

楊的團隊發現，生長素通過觸發質子泵入細胞壁，降低其 pH 值來創造這種酸度。 較低的 pH 值啟動了一種蛋白質–擴張素（expansin），它的名字很恰當，因為它能分解纖維素和半纖維素之間的聯繫，使細胞得以擴張。

質子泵入細胞壁也促使水被吸收到細胞內，形成內部壓力。 如果細胞壁足夠鬆，細胞內有足夠的壓力，它就會膨脹。 楊解釋說：「就像一個氣球，膨脹取決於外部有多厚，與你吹入的空氣有多少。 降低細胞壁的pH值可以讓細胞外的水進入，促進細胞urgor壓力和膨脹”。