ビタミンB12がビテロゲニンの供給を通じて捕食の記憶を誘導する

食べ物が未来の世代に教えるとき

自分の行動を変えるだけでなく、孫の行動までも形作ってしまうほど強力な食事を想像してみてください。本研究は、まさにそのような生物学的「記憶」を微小な線虫で調べ、身近な栄養素であるビタミンB12を手がかりにしています。食事が個体の体の構造や狩猟行動を複数世代にわたってどのように変えるかを追うことで、栄養素が動物に長く残る痕跡をどのように刻みうるかを示しています。

形を変える捕食者

線虫Pristionchus pacificusは、二種類の口型のうちどちらかを発生させることができる微小な動物です。一方の形は微生物をすり潰して食べるのに適した狭い口を持ち、もう一方はより広い口と追加の歯を備えており、他の線虫を襲って食べることのできる捕食者になります。両方の形は同じ遺伝子に基づきますが、どちらが現れるかは環境、特に食事に依存します。先行研究は、特定の細菌Novosphingobiumを餌に与えるとこれらの線虫が急速に捕食型へ移行し、驚くべきことに、より栄養価の低い標準的な細菌食に戻してもその捕食傾向が何世代にもわたって持続することを示していました。

食事のシグナルとしてのビタミンB12

新しい研究は、この長期にわたる捕食シフトの化学的な引き金を特定することを目的としました。著者らは、いくつかの細菌が産生するが通常の実験室飼料細菌であるEscherichia coliは産生しない栄養素、ビタミンB12に着目しました。精製したビタミンB12を通常のE. coli培地に添加することで、細菌種を変えずにビタミンに富む食事を模倣できるようにしました。追加のビタミンB12は即座に大多数の線虫を捕食型の口へ押しやり、高用量ではこの効果は暴露された個体にとどまりませんでした：その子孫は後に添加なしの通常のE. coliで育てられても引き続き捕食型の口を発達させ、食事によって誘導された形質の世代を越える遺伝の特徴を示しました。

どれだけのビタミンが十分か？

研究者らは次に、ビタミンB12の量を精密に調整してこの記憶システムの感度を調べました。非常に低濃度でも、ビタミン豊富な食事を直接経験した線虫には捕食型の口を誘発するのに十分でした。しかし、この捕食傾向を将来の世代に伝えるには、はるかに高いビタミン濃度と数世代にわたる暴露が必要でした。中間用量では子世代のみが捕食傾向を示し、孫世代はすぐに通常に戻る—これは著者らが真の多世代遺伝とは区別する短命の効果です。これらの発見は、栄養的な閾値を越えなければ食事経験がより長期の生物学的記録に書き込まれないことを示唆しています。

ビタミンから卵黄、そして子へ

腸内のビタミンが子孫に影響を与える仕組みを明らかにするため、研究チームは線虫の代謝装置と遺伝子発現を調べました。彼らは、ビタミンB12がいわゆる一炭素回路の主要酵素を通過する必要があり、この回路がメチオニンの合成を助けることを示しました。メチオニンは多くの細胞反応の構成要素です。この酵素を欠く線虫はビタミンによる記憶を示しませんでした。さらに遺伝子発現解析は、ビタミン豊富な細菌食を経験した際にビテロゲニンと呼ばれる卵黄タンパク質群が強く持続的に増強されることを明らかにしました。これらのタンパク質は腸で作られ、通常は栄養豊富なパッケージとして発生中の卵へ送られます。卵黄を生殖系列に取り込む単一の受容体を破壊すると、線虫は適切な食事下で自分自身は捕食型になることができても、その捕食傾向を子孫に伝える能力を失いました。

線虫を超えて重要な理由

これらの要素を総合すると、研究はビタミンB12が日々の代謝を供給するだけでなく、複数世代にわたり豊富に存在すると卵への栄養積み込み（ビテロゲニン経路）を高め、その充実した供給が子孫の捕食型の口と行動を固定化するのに寄与する、と結論づけています。朽ちたコガネムシの死骸上に生息し、食物資源が変動し競争が激しい環境にいる線虫にとって、「良い狩りの時期」を記憶するこうした食事駆動の組み込み型メモリは強い進化的利点をもたらす可能性があります。より広く見れば、この仕事は栄養が特定の食事が終わった後も形質や行動を長く形作り得る具体例を示しており、他の動物、含めてヒトの早期栄養が世代を越えて持続的な痕跡を残す仕組みに関する一般原理の示唆を与えます。

引用: Quiobe, S.P., Kalirad, A., Zurheide, R. et al. Vitamin B12 induces memory of predation through vitellogenin provisioning. Nat Commun 17, 3408 (2026). https://doi.org/10.1038/s41467-026-71494-w

キーワード: ビタミンB12, 世代を越える遺伝, 捕食行動, 線虫の可塑性, 母性的栄養供給