魚の記憶は7秒を超えるだけでなく、一部の魚は先史時代の記憶も持っている可能性がある

制作：中国科学普及協会

プロデューサー: 王観林

制作者: 中国科学院コンピュータネットワーク情報センター

人生において、友人たちが「自分は7秒しか記憶力がない魚のようだ」と冗談を言ったり、記憶力が悪いことを嘆いたりするのをよく耳にします。

しかし、魚の記憶はたった7秒しか持たないというのは本当でしょうか?魚の赤ちゃんたちは言いました。「私たちはこれについて責任を負いません！」

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魚は実は非常に長い記憶力を持っている

我が国では「魚の記憶力は7秒しかない」という言い伝えがあるほか、海外では「3秒記憶の魚」がいるという言い伝えもある。では、魚の記憶はどれくらい持続するのでしょうか?

1965年にはすでに、アメリカの科学者たちが金魚の記憶について研究を行っていました。研究者たちはまず水槽の一方の端から明るい光を発し、次に同じ端で金魚に電気ショックを与えた。

この訓練を何度も繰り返すと、金魚はすぐに「光-電気ショック」の刺激サイクルを覚えました。再び光が放たれると、金魚はすぐに水槽の反対側へ逃げてしまいます。研究者たちは、金魚が「光を避ける」行動パターンを最大1か月間記憶できることを発見した。

研究者らは、金魚に加えて、モデル生物であるゼブラフィッシュでも「光餌」刺激法によって同様の結果を発見した。それだけでなく、科学者たちは後に、飼育下の魚は摂食刺激の記憶を最大数年間保持できることを観察しました。

実際、生活の中で、景勝地の池にいる観賞魚を注意深く観察すると、人が近づくと、素早く泳ぎ寄って泡を吹き、餌を取ろうとします。これも食べ物の刺激による記憶です。

魚は記憶力に優れているだけでなく、次の世代に受け継ぐこともできる

ネイチャー・コミュニケーションズ誌に発表された研究結果は人々の理解を覆した。ニュージーランドのオタゴ大学の科学者たちは、ゼブラフィッシュの研究を通じて、ゼブラフィッシュのエピジェネティック記憶はDNAメチル化を保存することで子孫に継続的に受け継がれることを発見した。

つまり、魚の記憶は次の世代、あるいは数世代にまで受け継がれる可能性があるのです。

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これまでの研究では、記憶を制御する「遺伝的」要因に加えて、エピジェネティクスも学習と記憶に密接に関係していることが示されています。

エピジェネティクスとは、遺伝物質 DNA を変化させずに発生する遺伝性の化学修飾のことを指し、主に DNA メチル化修飾、ヒストン修飾などが含まれます。これらの修飾が配偶子で発生すると、子孫に受け継がれます。

子孫が獲得するエピジェネティックな修飾（DNAメチル化、ヒストン修飾など）は、親（または数世代前の祖先）が経験した出来事（刺激）に反応することが多く、エピジェネティック記憶とも呼ばれます。

具体的には、子孫は、親に起こったが自分自身は経験していない出来事を「世代を超えて」記憶し、反応することができます。

例えば、2016年にテルアビブ大学の科学者たちは、飢餓を経験した線虫が小さなRNAを通じて子孫に飢餓の「記憶」を伝えることを発見した。研究者たちは、次世代の線虫は「飢餓」を経験しなかったものの、事前に飢餓に備えることができたことを発見した。

このタイプの記憶のほとんどは、親による環境条件、特に悪環境要因のエピジェネティックな修正であり、子孫がよりよく生き残るのに役立ちます。

ゼブラフィッシュはどのようにして子孫に記憶を伝えるのでしょうか?

エピジェネティック修飾の最も重要な方法の 1 つである DNA メチル化は、DNA 配列を変更せずに特定の酵素 (DNA メチルトランスフェラーゼ) を介してメチル基が DNA ヌクレオチド (シトシンの 5 炭素原子など) に共有結合することを指します。これにより、DNA の構造が変化し、DNA 二重らせん構造の主溝とタンパク質の相互結合が阻害されます。

DNA メチル化修飾は遺伝子発現の調節において重要な役割を果たしているため、DNA バイブルの「脚注」とも呼ばれています。

これまでの研究で、科学者らは、哺乳類（人間を含む）では、このタイプの DNA メチル化修飾は次世代に安定的に継承されず、代わりに受精後に大規模な「メチル化消去現象」が発生することを発見しました。

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精子や卵子のDNAのメチル化レベルと比較すると、胚のDNAのメチル化レベルは大幅に低下しており、ゲノム全体にわたって大規模なDNAメチル化消去が起こっています。その後の子孫の発達の過程で、環境条件が変化すると、DNA メチル化レベルが再び上昇し、「（親の）DNA メチル化消去 - （子孫の）DNA メチル化再構築」のプロセスが発生します。

ゼブラフィッシュに関する研究では、研究者らは低カバレッジの全ゲノム亜硫酸水素塩シーケンス法を使用して、ゼブラフィッシュの生殖細胞系列の発達中の DNA メチル化レベルを分析しました。結果は、生殖細胞系の発達の過程で、ゼブラフィッシュは哺乳類のようにゲノム全体の DNA メチル化欠失を経験しないことを示しました。ゼブラフィッシュにおける DNA メチル化イベントは、次の世代、さらにはそれ以降の世代に受け継がれる可能性があります。

つまり、魚類（少なくともゼブラフィッシュ）では、DNAメチル化を伝達することで記憶を子孫に受け継ぐことができ、それがゼブラフィッシュが環境の変化にうまく適応するのに役立つ可能性があるようです。

だから、魚の記憶はたった 7 秒しかないなんて言わないでください。あなたが見ている魚には、先史時代の記憶がまだ残っているかもしれません！

参考文献:

オスカー・オルテガ・レカルデ、ロバート・C・デイ、ニール・J・ゲメル、ティモシー・A・ホア。ゼブラフィッシュは生殖細胞系列 DNA のメチル化を全体的に保持しますが、性連鎖 rDNA は女性化中に増幅され、脱メチル化されます。ネイチャーコミュニケーションズ、2019年; 10 (1) DOI: 10.1038/s41467-019-10894-7

Guo, H.、Zhu, P.、Yan, L.、Li, R.、Hu, B.、Lian, Y.、... & Jin, X. (2014)。ヒトの初期胚の DNA メチル化の状況。ネイチャー、511(7511)、606。

Houri-Ze'evi、L.、Korem、Y.、Sheftel、H.、Faigenbloom、L.、Toker、IA、Dagan、Y.、... & Rechavi、O. (2016)。調整可能なメカニズムが C. elegans における世代を超えた小さな RNA 継承の期間を決定します。セル、165(1)、88-99。