En ny högupplöst genomsekvens för havsgurka ger molekylär insikt i dess förmåga att regenerera, enligt en ny studie som publicerade 12 oktober i open access journal PLOS Biologi av Xiaojun Zhang, Lina Sun, Hongsheng Yang och Jianhai Xiang, från Institute of Oceanology, Kinesiska vetenskapsakademien, och kollegor. Genom -sekvensen hjälper också till att förklara varför havsgurkan har en så radikalt annorlunda skelettstruktur än andra medlemmar i echinoderm phylum, och kan vara användbart för att förstå djurrikets utveckling.

Havsgurkor utgör en klass av pikdinnarna, en filum som också inkluderar sjöborrar och havsstjärnor ("stjärnfisk"). Echinoderms och chordates (en närbesläktad filum som inkluderar människor) delar en egenskap som skiljer dem från de flesta andra djur:de är så kallade deuterostomer, där anus, snarare än munnen, former först i utvecklingen. Havsgurkor är unika bland pädelhudar i att de inte har ett härdat kalciumexoskelet, och i sin förmåga att återskapa skadade eller förlorade kroppsdelar och inälvor i mycket större utsträckning än sjöborrar eller sjöstjärnor.

För att utforska den genetiska grunden för dessa funktioner, och för att bättre förstå utvecklingen av deuterostomerna, författarna utförde högupplöst genomisk sekvensering av havgurkan Apostichopus japonicus (även känd som den japanska havgurkan), täcker cirka 92% av dess uppskattade 880 megabaser av DNA, inklusive mer än 30, 000 gener.

Genom att jämföra genomet för A. japonicus med det för andra organismer, författarna hittade bevis för att pikdinnorna avvek från hemikordater (en liten grupp marina deuterostomer som inkluderar ekollmaskarna) för cirka 533 miljoner år sedan och havsgurkorna skilde sig från andra pinnhudsklasserna för cirka 479 miljoner år sedan. Författarna visade att medan sjöborregenomet innehåller 31 gener för biomineralisering, kritisk för att bilda ett förkalkat skelett, havsgurkan har bara sju sådana gener. De fann också att havsgurkan uttryckte dessa biomineraliseringsgener på mycket lägre nivåer under hela utvecklingen, sannolikt står för deras mjukare kroppar jämfört med sjöborrar.

Som en strategi för att skrämma bort rovdjur, havsgurkor kan utvisa sina inälvor, som de sedan kan återskapa inom flera veckor. Författarna hittade en grupp dubblerade gener, kallade PSP94-liknande gener, som uttrycktes specifikt i havsgurkans regenererande tarmar, som inte hade några motsvarande gener i andra pekhinnor, tyder på att dessa gener kan vara avgörande för djurens förmåga att snabbt återfödas sina inre. En andra grupp av gener, kallas fibrinogenrelaterade proteiner, duplicerades och uttrycktes starkt under regenerering, vilket indikerar att de sannolikt också bidrar till denna förmåga.

"Havsgurkan är ett särskilt lovande modelldjur för regenerativ medicin, "sa Xiang, och tillgängligheten av dess arvsmassa bör hjälpa ansträngningar att studera biologin för förnyelse och avgöra om återväxt av pinnhud kan ge insikter som kan tillämpas på humanmedicin. "Våra fynd bör också underlätta förståelsen av kraven för hållbart utnyttjande och effektiv uppfödning av pinnhudar, till stöd för den högvärda havsgurkaindustrin, "som inkluderar dess användning som matkälla och traditionell kinesisk medicin.