Vitamin B12 induziert Weitergabe von Verhaltensänderungen über Generationen hinweg

Forschende der Abteilung für Integrative Evolutionsbiologie am Max-Planck-Institut für Biologie Tübingen haben nachgewiesen, dass Vitamin B12 eine entscheidende Rolle bei der generationenübergreifenden Weitergabe von Verhaltensweisen spielt. Die Studie belegt erstmals, wie ein spezifischer Nahrungsbestandteil das Verhalten über mehrere Generationen hinweg beeinflussen kann, ohne dabei das Genom selbst zu verändern. Während bereits bekannt war, dass Umweltfaktoren Merkmale über die transgenerationale epigenetische Vererbung prägen können, blieben die zugrunde liegenden molekularen Signale dieser biologischen „Erinnerung“ bis zu dieser Entdeckung weitgehend ungeklärt.

Epigenetische Anpassung bei Rundwürmern

In einer aktuellen Studie dient der mikroskopisch kleine Fadenwurm Pristionchus pacificus als Untersuchungsobjekt, da er eine bemerkenswerte entwicklungsbedingte Flexibilität aufweist. Je nach verfügbarer Nahrungsquelle kann dieser Wurm seine Mundwerkzeuge umbilden und eine räuberische Lebensweise annehmen, um Jagd auf andere Fadenwürmer zu machen. Die Forschenden beobachteten, dass die Verfütterung des Bakteriums Novosphingobium dazu führte, dass sich die Würmer ausnahmslos zu Räubern entwickelten. Besonders bemerkenswert ist dabei, dass diese gesteigerte räuberische Neigung über mehrere Generationen hinweg erhalten blieb, selbst wenn die nachfolgenden Populationen bereits wieder auf ihre ursprüngliche Nahrung umgestellt worden waren.

Vitamin B12 als Schlüssel zur Vererbung

Als Hauptauslöser für diesen vererbten Effekt identifizierte das Forschungsteam Vitamin B12, einen Metaboliten, der von den Bakterien produziert wird. Wurde Novosphingobium genetisch derart modifiziert, dass die Produktion von Vitamin B12 blockiert war, verschwand das generationenübergreifende Gedächtnis für das räuberische Verhalten. Die gezielte Zugabe von Vitamin B12 stellte den Effekt jedoch wieder her, womit belegt ist, dass Vitamin B12 sowohl eine notwendige als auch eine ausreichende Bedingung für diese Form der Vererbung darstellt.

Weitere Experimente zeigten, dass Vitamin B12 konzentrationsabhängig wirkt und über die Methionin-Synthase signalisiert. Dies ist wichtiges Enzym im Zellstoffwechsel, bei dem Vitamin B12 als entscheidender Cofaktor fungiert.

Maternale Nährstoffübertragung als Vererbungsweg

Die Forschenden stellten zudem fest, dass Vitamin B12 die Produktion von Vitellogenin – dem zentralen Eizell-Eiweiß, das als Nährstoff von der Mutter an die Nachkommen weitergegeben wird – über Generationen hinweg steigert. Da Würmer ohne den entsprechenden Vitellogenin-Rezeptor das vererbte räuberische Verhalten nicht zeigten, deutet dies stark darauf hin, dass das durch Vitamin B12 ausgelöste transgenerationale Gedächtnis über die maternale Nährstoffversorgung erfolgt. „Unsere Ergebnisse zeigen, dass Vitamin B12 nicht nur auf das Individuum einwirkt, das es konsumiert, sondern auch die Biologie zukünftiger Generationen prägen kann“, sagt Shiela Pearl Quiobe, die als Doktorandin an dem Projekt mitgearbeitet hat: „Dies zeigt eine direkte molekulare Verbindung zwischen Ernährung, Stoffwechsel und vererbten Merkmalen.“

Evolutionärer Vorteil durch Umweltanpassung

Die Studie liefert ein beeindruckendes Beispiel für phänotypische Plastizität, die es Organismen ermöglicht, ihre Merkmale flexibel an äußere Bedingungen anzupassen. Besonders in den wechselhaften oder ressourcenarmen Lebensräumen von P. pacificus stellt die Vererbung adaptiver Eigenschaften wie des räuberischen Verhaltens einen erheblichen Überlebens- und Fortpflanzungsvorteil dar. „Diese Ergebnisse zeigen, wie unmittelbare Umwelteinflüsse über Generationen hinweg weitergegeben werden können, was sich möglicherweise auf die Evolution auswirkt“, fügt Ata Kalirad, Postdoc in der Abteilung für Integrative Evolutionsbiologie, hinzu.

Offene Fragen und künftige Forschungswege

Obwohl diese neuen Erkenntnisse einen Meilenstein darstellen, bleiben wesentliche Fragen ungeklärt, wie etwa die präzise Menge an Vitamin B12, die von den Geweben und Embryonen der Würmer tatsächlich aufgenommen wird. In einem nächsten Schritt gilt es zudem, die Funktion von Vitellogenin tiefergehend zu ergründen; hierbei vermutet das Team, dass diese Dotterproteine als zentrale Transportknotenpunkte dienen, die neben Nährstoffen auch Moleküle wie Lipide oder kleine RNAs übertragen und so zur Merkmalsvererbung beitragen könnten. Insgesamt markiert die Studie einen fundamentalen Fortschritt im Verständnis darüber, wie Umweltsignale in vererbbare biologische Informationen übersetzt werden, was über die Fadenwürmer hinaus weitreichende Bedeutung für Fragen der Ernährung, Entwicklung und Vererbung haben könnte.

Quelle

Max-Planck-Institut für Biologie (04/2026)