Genombrytningstekniker har hjälpt till att förklara hur sjögurkor producerar defensiva kemikalier som gör det möjligt för dem att avvärja fiender i det grumliga djupet.

Havsgurkor är en matdelikatess i södra Asien där deras odling är en mångmiljonindustri. Molekylerna de producerar för att försvara sin ekologiska nisch på havets botten är högt värderade för sina medicinska egenskaper.

Dessa nyfikna marina djur producerar en kategori av molekyler som kallas triterpenoidsaponiner som är utbredda i växter, men sällsynta hos djur.

Fram till nu har frågan om hur de utvecklat sin ovanliga förmåga att producera dessa molekyler varit oförklarad.

Ett internationellt forskningssamarbete undersökte sjögurkors arvsmassa och jämförde dem med andra tagghudingar, som sjöstjärnor och sjöborrar.

Analyser visade att ett enzym som finns i alla livets riken som gör steroler, viktiga för att bygga membran och hormoner, saknades i sjögurkan.

I sjögurkor hade denna sterolproducerande funktion omdirigerats för att producera två nya gener i denna enzymfamilj. Med hjälp av molekylärbiologi isolerade forskarna generna, överförde dem till jäst och analyserade extrakten.

Detta visade att generna har fått nya funktioner; en av dem gör en alternativ typ av saponin som sjögurkan använder för självförsvar, och den andra producerar molekyler som skyddar varelsen från de giftiga effekterna av dess egna kemikalier.

Kemisk analys visade att dessa gener som krävs för syntesen av självförsvarsföreningar uttrycktes mer i de yttre lagren av vävnad.

Nästa steg för denna forskning är att hitta de återstående kemiska stegen som krävs för att göra dessa potentiellt högvärdiga kemikalier så att de kan produceras med växter eller jäst billigare och hjälpa till att bevara sjögurkor i deras naturliga livsmiljöer.

Saponiner är utbredda naturliga produkter, med mer än 20 000 rapporterade. De har ett brett användningsområde, traditionellt som tvålkälla och på senare tid som vaccinadjuvans, skummedel, svampdödande behandlingar och emulgeringsmedel.

Många djur använder toxiner som kemiska försvar - vanligtvis erhållna från mat eller producerade via symbiotiska relationer. Tagghudingar, däremot, biosyntetiserar sina toxiner själva.

Professor Anne Osbourn, en gruppledare vid John Innes Center, och motsvarande författare till studien sa:"Sjögurkor är enormt viktiga i Asien som en hälsofrämjande livsmedelskälla och för traditionella mediciner. Så, om vi kan förstå hur deras molekyler är tillverkade, kan vi göra dessa högvärdiga föreningar utan att behöva mala upp sjögurkor. Vi kan göra dem med hjälp av växter eller jäst."

Medfödd immunitet i sjögurkor:återanvändning av sterolbiosyntes för försvar är i Nature Chemical Biology . + Utforska vidare

Knäcka sjögurkkoden