Kartlegging av en av historiens verste plantesykdommer

Fra historiske botaniske samlinger kartlegger danske forskere arvematerialet hos sykdommen bak den store irske hungersnøden.

Published
Tørråtesoppen gikk særlig hardt ut over Irland, hvor en million mennesker mistet livet på grunn av sykdommen. (Foto: Colourbox)
Tørråtesoppen gikk særlig hardt ut over Irland, hvor en million mennesker mistet livet på grunn av sykdommen. (Foto: Colourbox)

Fakta

Poteten er i familie med tomaten og stammer fra Peru i Sør-Amerika. Den ble introdusert til Europa på 1500-tallet.

Irland var blant de første landene der man dyrket poteten i stor stil. Den la grunnlaget for en befolkningseksplosjon: I 1845 var det hele 8 millioner irer. I dag er befolkningen på 6,5 millioner.

Tørråtesopp kan smitte både tomater og poteter og koster hvert år landbruket i verden om lag 40 milliarder kroner.

Den fryktede tørråtesoppen (Phytophthora infestans), som i 1845–52 førte til den store irske hungersnøden, kostet opp mot en million irer livet. Den sendte ytterligere en million på flukt ut i verden.

En dansk forskergruppe har nå kartlagt soppens arvemateriale fra historiske prøver, noen av dem fra så tidlig som 1845, for å finne ut hva det er som fremdeles gjør den så farlig.

Sykdommen koster årlig 6–7 milliarder dollar i bekjempelse. Det er om lag 40 milliarder kroner.

Skapte hungersnød og masseutvandring

Lederen av studien, Tom Gilbert ved Center for Geogenetik på Københavns Universitet, har vært på jakt etter historien om tørråtesoppen i mange år. Faktisk helt fra han støtte på en artikkel av Jean Ristaino i 2001, som viste at arvemateriale fra soppen hadde overlevd i tørkede blader og poteter i botaniske samlinger fra 1800-tallet.

– Jeg hadde det hele tiden i bakhodet, og med den nye utviklingen innenfor genom-kartlegging tenkte jeg: «Hvorfor ikke se på Jean Ristainos gamle prøver igjen? Kanskje vi kan finne ut hva som egentlig skjedde?», sier Gilbert.

Historisk vet man at tørråtesoppen spredte seg raskt ved hjelp av sporer som ble fraktet med vinden. På få måneder nådde den det meste av Europa. Aldri hadde man opplevd noe lignende – selv ikke svartedauden hadde spredt seg så raskt – og overalt ble potetene svampete, svarte og illeluktende.

Hele Europa led, men den irske befolkningen ble rammet katastrofalt hardt fordi poteten var den eneste avlingen den britiske kolonipolitikken lot dem beholde. Irene dyrket mye annet, men det tok britene. I Irland mistet man mellom en tredjedel og halvparten av potetavlingen i 1845 og nesten hele avlingen året etter.

Hungersnød og masseutvandring fulgte.

Begynte i Amerika i 1843

Det har vist seg at soppen ankom Europa med en ladning settepoteter fra New York til Belgia våren 1845. De fleste forskerne har lagt skylden på en bestemt type av soppen, US-1, som dominerte globalt frem til 1970-tallet.

Men det var ikke den varianten Tom Gilbert og kollegeen hans fant.

Sammen med førsteforfatter Mike Martin, som er ekspert i fossilt DNA fra planter, og Jean Ristaino, har de analysert en rekke tørkede blader og poteter. I fem prøver fra Belgia, Danmark, Sverige, Storbritannia og Tyskland fant de nok av arvemateriale til å kartlegge hele genomet til soppen. En av prøvene var fra det tidligst registrerte utbruddet, i 1845 ved den belgiske byen Oudenaarde.

Stor variasjon

Forskerne fant ut at det er en annen type enn US-1, men også at det dreier seg om flere ulike som er kommet inn løpende.

Arvematerialet avslører nemlig at det allerede tidlig er stor variasjon. Dette er overraskende fordi soppen normalt spres ikke-seksuelt, altså som identiske kloner.

Ifølge Tom Gilbert er det mest nærliggende å tolke det som at nye sykdomsvarianter er kommet inn fortløpende – antagelig med settepoteter som desperate europeiske potetdyrkere har fått sendt fra Amerika i håp om å finne et resistent slag.

Forskerne viser altså et kappløp mellom sykdomsorganismen og menneskets oppfinnsomhet.

En komplisert krig

Det er er en bestemt gruppe «angrepsgener», RXLR-gener, som dominerer, forteller forskerne. Det er disse genene som gjør soppen i stand til å infisere plantene.

Forskerne kan nå se hvordan de enkelte genene skiftes ut gjennom historien og hvordan det oppstår varianter av andre gener. Genet som kalles Avr3a finnes både i historiske og moderne tørråtesopper, men tidligere var det en harmløs variant som ikke gir sykdom.

Det tegner et genetisk bilde av det underliggende dramaet hvor potetdyrkerne har kjempet for å finne resistente planter. Man vet for eksempel at de forsøkte å krysse inn ville poteter.

Men det kom raskt nye varianter av sykdommen, med et nytt sett «angrepsgener», som igjen utraderte potetene.

Her er det et eksempel på Phytophthora infestans, den fryktet tørråtesopper. (Foto: Wikimedia commons)
Her er det et eksempel på Phytophthora infestans, den fryktet tørråtesopper. (Foto: Wikimedia commons)

– Det er som en komplisert krig med nye operasjoner hele tiden, sier Tom Gilbert.

Vi vinner ikke

Funnene viser hvorfor tørråtesoppen er en så formidabel motstander. I stedet for ett eller to gener har soppen kanskje 20 kan dekke de samme grunnleggende funksjonene, men hver av dem er litt forskjellige. Det gjør at den alltid har et svar hvis poteten utvikler resistens.

– Vi vil aldri vinne over denne soppen, sier Gilbert. – Den har evnen til å endre seg veldig raskt, akkurat som forkjølelse eller influensa.

Det er ikke sikkert det er noe poeng å bruke milliarder av kroner hvert år på å forsøke å kontrollere denne soppen. Det store problemet er monokulturer av genetisk identiske planter. Det gjør landbruket enormt sårbart, enten det gjelder hvete, mais eller poteter.

Ut fra et rent genetisk synspunkt, sier Gilbert, ville det beste være at alle bønder plantet et tilfeldig potetslag hvert år. På den måten ville soppen aldri kunne ramme hele produksjonen, og det kunne være noe å bygge videre på. Om den strategien er realistisk, er et helt annet spørsmål.

De historiske dataene er gull verdt

For Tom Gilbert er det mest spennende at studien demonstrerer hvor viktige de historiske samlingene er, fordi man kan bruke dem til å studere sykdommenes samspill med vertene i detalj. Og det er mange samlinger som bare venter på at noen skal studere dem.

– De historiske studiene kan veilede strategiene våre i fremtiden, sier Gilbert.

Referanse:

Reconstructing genome evolution in historic samples of the Irish potato famine pathogen, Nature Communications (2013), DOI: 10.1038/ncomms3172

PCR amplification of the Irish potato famine pathogen from historic specimens, Nature (2001), DOI: 10.1038/35079606

© Videnskab.dk. Oversatt av Lars Nygaard for forskning.no.