Una nuova sequenza del genoma ad alta definizione del cetriolo di mare fornisce approfondimenti molecolari sulla sua capacità di rigenerarsi, secondo un nuovo studio pubblicato il 12 ottobre sulla rivista ad accesso aperto PLOS Biologia di Xiaojun Zhang, Lina Sole, Hongsheng Yang e Jianhai Xiang, dell'Istituto di Oceanologia, Accademia cinese delle scienze, e colleghi. La sequenza del genoma aiuta anche a spiegare perché il cetriolo di mare ha una struttura scheletrica così radicalmente diversa dagli altri membri del phylum degli echinodermi, e può essere utile per comprendere l'evoluzione del regno animale.

I cetrioli di mare formano una classe degli echinodermi, un phylum che comprende anche ricci di mare e stelle marine ("stella marina"). Echinodermi e cordati (un phylum strettamente correlato che include gli esseri umani) condividono una caratteristica che li distingue dalla maggior parte degli altri animali:sono i cosiddetti deuterostomi, in cui l'ano, piuttosto che la bocca, forme prima in fase di sviluppo. I cetrioli di mare sono unici tra gli echinodermi a non avere un esoscheletro di calcio indurito, e nella loro capacità di rigenerare parti del corpo e visceri danneggiati o persi in misura molto maggiore rispetto ai ricci di mare o alle stelle marine.

Per esplorare le basi genetiche di queste caratteristiche, e per comprendere meglio l'evoluzione dei deuterostomi, gli autori hanno eseguito il sequenziamento genomico ad alta definizione del cetriolo di mare Apostichopus japonicus (noto anche come cetriolo di mare giapponese), coprendo circa il 92% delle sue stimate 880 megabasi di DNA, di cui più di 30, 000 geni.

Confrontando il genoma di A. japonicus con quello di altri organismi, gli autori hanno trovato prove che gli echinodermi si discostavano dagli emicordati (un piccolo gruppo di deuterostomi marini che include i vermi delle ghiande) circa 533 milioni di anni fa e che i cetrioli di mare si separarono da altre classi di echinodermi circa 479 milioni di anni fa. Gli autori hanno dimostrato che mentre il genoma del riccio di mare include 31 geni per la biomineralizzazione, fondamentale per la formazione di uno scheletro calcificato, il cetriolo di mare ha solo sette di questi geni. Hanno anche scoperto che il cetriolo di mare ha espresso questi geni di biomineralizzazione a livelli molto più bassi durante lo sviluppo, probabilmente rappresentano i loro corpi più morbidi rispetto ai ricci di mare.

Come strategia per spaventare i predatori, i cetrioli di mare possono espellere i loro visceri, che possono poi rigenerarsi entro diverse settimane. Gli autori hanno trovato un gruppo di geni duplicati, chiamati geni simili a PSP94, che sono stati specificamente espressi nell'intestino rigenerante del cetriolo di mare, che non aveva geni corrispondenti in altri echinodermi, suggerendo che questi geni possono essere cruciali per la capacità degli animali di far ricrescere rapidamente i loro visceri. Un secondo gruppo di geni, chiamate proteine ​​correlate al fibrinogeno, sono stati anche duplicati e altamente espressi durante la rigenerazione, indicando che probabilmente contribuiscono anche a questa capacità.

"Il cetriolo di mare è un animale modello particolarmente promettente per la medicina rigenerativa, " disse Xiang, e la disponibilità del suo genoma dovrebbe aiutare gli sforzi per studiare la biologia della rigenerazione e determinare se la ricrescita dell'echinoderma può offrire spunti che possono essere applicati alla medicina umana. "I nostri risultati dovrebbero anche facilitare la comprensione dei requisiti per l'utilizzo sostenibile e l'allevamento efficace degli echinodermi, a sostegno dell'industria di alto valore dei cetrioli di mare, " che include il suo uso come fonte di cibo e medicina tradizionale cinese.