维生素 B12 通过卵黄蛋白供给诱导对捕食的记忆

当食物教会未来几代人

想象一顿饭强大到不仅改变你自己的行为，还能塑造你孙辈的行为。该研究正是探讨这种在微小线虫中出现的生物“记忆”，研究对象是一种常见营养素：维生素 B12。通过追踪饮食如何在多代中改变身体结构和捕猎行为，作者揭示了营养素能够在动物身上留下持久印记的一个令人惊讶的途径。

会变形态的捕食者

线虫 Pristionchus pacificus 是一种显微级的蠕虫，能够发育出两种口型之一。一种口型狭窄，适合啃食微生物；另一种口型较宽并带有额外的牙齿，使该虫成为能够攻击并吞食其他线虫的捕食者。这两种形态来自相同的基因组；哪种形态出现取决于环境，尤其是饮食。早期研究表明，当这些线虫以某种细菌 Novosphingobium 为食时，它们会迅速转向捕食型，且令人惊讶的是，即便把这些线虫移回标准、营养较差的大肠杆菌饲料，这种捕食倾向仍能持续多代。

作为饮食信号的维生素 B12

新研究旨在识别导致这种持久捕食转变的化学触发因子。作者将注意力集中在维生素 B12 上——一种由某些细菌产生但常规实验室饲料细菌大肠杆菌(E. coli)不产生的营养素。通过向普通 E. coli 平板上补充纯化的维生素 B12，他们在不改变细菌种类的情况下模拟了富含维生素的饮食。他们发现，额外的维生素 B12 立即促使大多数线虫发育为捕食型口腔。在较高剂量下，这一效应并不仅限于直接暴露的线虫：它们的后代在随后仅以未添加维生素的普通 E. coli 饲养时，仍继续发育为捕食型口腔，这是饮食诱导性性状跨代遗传的一个标志。

多少维生素才够？

研究人员随后精确调整维生素 B12 的水平，以观察该记忆系统的敏感性。即使是极低浓度也足以触发直接经历富含维生素饮食的线虫出现捕食型口腔。然而，要将这种捕食倾向传给后代，则需要更高的维生素水平并且需连续多代的暴露。在中等剂量下，只有子代表现出捕食倾向，但孙代很快恢复正常——一种短暂的效应，作者将其与真正的多代遗传区分开来。这些发现表明，机体必须跨越某个营养阈值，饮食经历才会被写入更持久的生物记录中。

从维生素到卵黄再到后代

为弄清肠道中的一种维生素如何影响后代，团队检查了线虫的代谢机制和基因活动。他们证明维生素 B12 必须通过所谓一碳循环中的一个关键酶，该循环有助于合成蛋氨酸（methionine），这是许多细胞反应的构件。缺乏该酶的线虫未能表现出维生素诱导的记忆。进一步的基因表达分析显示，一类称为卵黄蛋白（vitellogenins）的蛋白在经历富含维生素的细菌饮食后被强烈且持续地上调。这些在肠道中合成的蛋白通常作为富营养包裹被运入发育中的卵中。当研究者破坏了允许该卵黄被胚系摄取的单一受体时，线虫在合适饮食下仍然可以自身变为捕食型，但它们失去了将这种捕食倾向传递给后代的能力。

为什么这在蠕虫之外也重要

把这些线索拼在一起，研究得出结论：维生素 B12 不仅仅为日常代谢提供能量；当它在多代中充足时，会通过卵黄蛋白增加对卵的营养装填，这种富集的供给有助于在后代中固定捕食型口腔和相关行为。对于生活在腐败甲虫尸体上的线虫来说，食物来源多变且竞争激烈，这种内建的、由饮食驱动的“丰饶狩猎时期”记忆可能提供强大的进化优势。更广泛地看，这项工作为营养如何在一顿饭结束很久之后仍能塑造性状和行为提供了具体示例，暗示了可能适用于其他动物（包括人类）早期营养如何跨代留下持久印记的一般原理。

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

关键词: 维生素 B12, 跨代遗传, 捕食行为, 线虫可塑性, 母体营养供给