平均寿命が数日単位の線虫C. elegansは、自身と子孫が生命というゲームで成功するために、あらゆる手段を講じる必要がある。研究者たちは最近、この線虫が子孫や他の個体に危険な細菌を避けるよう警告できることを発見した。
多くの線虫は極限環境性動物であり、他のほとんどの動物にとって致命的となるような環境でも繁殖することができます。しかし、線虫は細菌感染など、いくつかの脅威に対して依然として脆弱です。プリンストン大学の分子生物学者と遺伝学者からなる新たな研究チームは、C.エレガンスが回避記憶を「水平」に、つまり遺伝を介さずに、血縁関係のない動物に伝達する方法を研究しました。この研究は先週、Cell誌に掲載されました。
回避記憶は、線虫が食物に似た有害な細菌を食べて感染したときに生じます。最近の実験では、その細菌は緑膿菌（P. aeruginosa）でした。これは、線虫（C. elegans）や他の動物に病原体となる可能性のある細菌です。ヒトでは、この細菌は血液に感染し、肺炎を引き起こす可能性があります。CDCによると、2017年には、米国で緑膿菌による感染が3万人以上、死者が3,000人近くに上りました。
「私たちは、ある線虫がこの病原菌を避けることを学習できることを発見しました。その線虫を粉砕するか、あるいは線虫が泳いでいる培地だけを使って、その培地か粉砕した線虫溶解液を何も知らない線虫に与えると、その線虫も病原菌を避けることを『学習』するのです」と、プリンストン大学の遺伝学者でこの研究の共著者であるコリーン・マーフィー氏は大学のプレスリリースで述べた。
以前の研究で、C.エレガンスはRNAを介して数世代にわたって情報を共有できることが示されていました。「これは遺伝と全く同じではありません。世代が進むにつれて、こうした変化が伝わる可能性は低下するからです」と、バルセロナ科学技術大学の遺伝学者ベン・レーナー氏は2017年にギズモードに語っています。「遺伝と同じですが、エラー率が高いのです。」
細菌がC.エレガンスに感染すると、一部の線虫は腸内で細菌から少量のRNAを吸収します。すると、その線虫の子孫は何らかの形で細菌が脅威であることを察知し、回避するようになります。
研究チームは最近、線虫が細菌を避けるよう指示する仕組み、つまり線虫から線虫へと何らかの形で受け継がれる危険の記憶を遺伝子レベルで解明しようと試みました。その結果、レトロトランスポゾンと呼ばれる遺伝要素がその役割を担っていることが分かりました。Cer1と呼ばれる特定のレトロトランスポゾンを欠損した線虫は、細菌を避けることを自ら学ぶことも、その危険認識を子孫や他の個体に伝えることもできませんでした。
「マーフィー氏らの研究結果は刺激的です」と、マサチューセッツ大学の分子生物学者クレイグ・メロ氏はプリンストン大学の発表で述べた。メロ氏は今回の論文とは無関係だ。「全身性RNAシグナルが世代を超えて行動に影響を与えることを示唆する研究は増えており、今回の研究は、その中の新たな興味深い事例です。今回の研究が正しければ、世代を超えて影響を与える可能性も示唆されます。」
研究チームの研究結果によると、水平記憶伝達はC. elegansがP. aeruginosaに曝露された場合にのみ機能し、他の細菌には機能しないことがわかった。線虫は特定の細菌を中和する方法を学習し、その知識を他の線虫と共有できる。しかし、その知識は4世代しか保持されないことが分かった。これは線虫の長期記憶としては悪くない数字だ。
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