Danske forskere har kortlagt en af historiens værste dræbere
3. oktober 2013
Fra historiske botaniske samlinger kortlægger forskere arvematerialet hos sygdommen bag den store irske hungersnød. De viser, hvad der gjorde kartoffelpesten så rasende farlig - og hvorfor den stadig i dag koster milliarder at bekæmpe.

Af Rasmus Kragh Jakobsen

Den frygtede kartoffelpest (Phytophthora Infestans), som i 1845-52 stod bag den store irske hungersnød, kostede op mod en million irere livet. Den sendte yderligere en million irere på flugt ud i verden.
En dansk forskergruppe har nu kortlagt kartoffelpestens arvemateriale fra historiske prøver tilbage til 1845 for at finde ud af præcis, hvad det var for en sygdom, der ramte, og hvad der stadig den dag i dag gør den så farlig.
Sygdommen koster årligt 6-7 milliarder dollar i bekæmpelse. Det svarer til omkring 33 til 38 milliarder danske kroner.
Studiet er offentliggjort i det ansete videnskabelige tidsskrift Nature Communications.

Pesten skabte hungersnød og landeflugt
Lederen bag studiet, Tom Gilbert ved Center for Geogenetik på Københavns Universitet, har været på jagt efter historien om kartoffelpesten i mange år. Faktisk lige siden han stødte på en artikel af Jean Ristaino i 2001, der viste, at sygdommens arvemateriale meget imponerende havde overlevet i tørrede blade og kartofler i botaniske samlinger fra 1800-tallet.
»Jeg havde det hele tiden i baghovedet, og med de nye udviklinger inden for genom-kortlægning tænkte jeg: 'Hvorfor ikke se på Jean Ristainos gamle prøver igen, og måske kan vi finde ud af, hvad der egentlig skete?'« siger Tom Gilbert.
Historisk ved man, at kartoffelpesten, som er en skimmelsygdom, spredtes rasende hurtigt med sporer i vinden og på få måneder nåede det meste af Europa. Aldrig havde man oplevet noget lignende - selv den sorte død i Middelalderen trængte ikke så hurtigt og altødelæggende frem - og overalt samlede landmænd svampede, sorte og ildelugtende kartofler op.
Hele Europa led, men den irske befolkning blev ramt katastrofalt hårdt, fordi kartoflen var den eneste afgrøde, som den britiske kolonipolitik lod dem beholde (Irerne dyrkede faktisk mange afgrøder, men briterne tog alle de gode sager). I Irland mistede man mellem en tredjedel og halvdelen af kartoffelhøsten i 1845 og næsten hele høsten året efter. Hungersnød og landeflugt fulgte.

Begyndte i Amerika i 1843
Det har vist sig, at kartoffelpesten faktisk begyndte i Amerika i 1843, og det var herfra, den ankom med en ladning læggekartofler fra New York til Belgien i foråret 1845. De fleste forskere har kastet skylden på en særlig linje af kartoffelpesten kaldet US1, der dominerede globalt frem til 1970'erne.
Men det er ikke den kartoffelpest, som Tom Gilbert og kollegaer finder.
Sammen med blandt andet studiets førsteforfatter Mike Martin, som er ekspert i fossilt DNA fra planter, og Jean Ristaino, har de analyseret en vifte af tørrede blade og kartofler fra 1845-1889 gemt i de botaniske arkiver. I fem prøver fra Belgien, Danmark, Sverige, Storbritannien og Tyskland fandt de nok af skimmelsvampens arvemateriale til at kortlægge hele genomet. Heriblandt den allerførste kartoffelpest i en plante fra det tidligst registrerede udbrud i 1845 ved den belgiske by Oudenaarde.

Stor variation i de tidlige genomer
Forskerne fandt, at ikke bare er det en anden linje end US-1, men også at der er flere linjer af kartoffelpest, som er kommet ind løbende.
Genomerne afslører nemlig, at der allerede i de historiske kartoffelpest-genomer er stor variation, hvilket er overraskende, fordi skimmelsvampen normalt spredes ikke-seksuelt dvs. som identiske kloner.
Ifølge Tom Gilbert er det mest nærliggende at tolke det, som om nye sygdomsvarianter er kommet ind løbende - formentlig med læggekartofler, som de desperate europæiske kartoffelavlere har fået sendt fra Amerika i håb om at finde en resistent sort.
Det viser, at forskerne har fået åbnet et fascinerende vindue ind til et våbenkapløb mellem sygdomsorganismens biologi og menneskets opfindsomhed.

En kompliceret krig mellem resistens og nye gener
Særligt afslørende finder forskerne, at kartoffelpest-genomerne altid varierer i en særlig gruppe 'angrebs-gener' kaldet RXLR-gener. Det er gener, som gør kartoffelpesten i stand til at inficere planternes celler og ændre deres fysiologi.
Med genomerne kan de se, hvordan de enkelte gener skiftes ud løbende op gennem historien, og de kan se varianter af andre gener opstå. For eksempel et gen kaldet Avr3a, der findes i både historisk og nutidig kartoffelpest, men i de historiske som en harmløs variant, der ikke giver sygdom, mens alle de nutidige har en ondskabsfuld variant, der gør kartoflerne syge.
Det tegner et genetisk billede af det underliggende drama, hvor kartoffelavlerne har kæmpet bravt for at fremavle nogle resistente planter. Man ved for eksempel, at de forsøgte at krydse vilde kartofler ind i spisekartoflen for at få nogle stærke resistensgener.
Men knap var kartoflerne blevet resistente, før en ny variant af sygdommen meldte sig med et nyt sæt 'angrebsgener' og endnu gang udraderede kartoflerne.
»Det er lidt ligesom en virkelig kompliceret krig med nye operationer hele tiden,« siger Tom Gilbert.

Vi vinder ikke over kartoffelpesten
Fundet går ind til kernen af, hvorfor kartoffelpesten er så eminent en modstander. I stedet for kun at have et eller to gener har skimmelen en hel klan af måske 20 gener, som alle kan dække den samme grundlæggende funktion, men hver især er lidt forskellige. Det er ekstremt smart, fordi den kan veksle mellem et helt batteri af disse gener og konstant svare igen, hvis kartoflen udvikler resistens.
»Vi kommer aldrig til at vinde over kartoffelpesten,« siger Tom Gilbert.
»Den har evnen til at genopfinde sig selv fuldstændig, og det gør den meget svær at kontrollere - ligesom med forkølelse eller influenza, der også udvikler sig enormt hurtigt.«
Det kan godt sætte et spørgsmålstegn ved, om det overhovedet nytter at poste milliarder af kroner hvert år i at forsøge at kontrollere kartoffelpesten. Det store problem er mono-kulturer af genetisk identiske planter, som er højtydende, men til gengæld gør landbruget enormt sårbare over for sygdomme, hvadenten man snakker hvede, majs eller kartofler.
Ud fra et rent genetisk synspunkt, siger Tom Gilbert, at det bedste simpelthen ville være, hvis alle landmænd plantede en tilfældig kartoffelsort hvert år. På den måde ville kartoffelpesten aldrig kunne ramme hele produktionen, og der ville altid være noget bygge videre på. Om den strategi i praksis er mulig er et helt andet spørgsmål.

De historiske data er guld værd
For Tom Gilbert er det mest spændende, at studiet demonstrerer, hvor vigtige de historiske samlinger er, fordi man kan bruge dem til at studere sygdommenes samspil med værterne i detaljer. Og der er masser af samlinger, der som skatkamre bare ligger og venter på, at nogen beslutter sig for at studere dem.
»De historiske studier kan guide vores strategier i fremtiden,« siger Tom Gilbert.

FAKTA
* Kartoflen er i familie med tomaten og stammer fra Peru i Sydamerika. Den blev introduceret til Europa i 1500-tallet.
* Irland begyndte som nogle af de første at dyrke kartoflen i stor stil. Den lagde for en befolkningseksplosion, der i 1845 nåede over 8 millioner irere. I dag er befolkningen på 6,5 millioner.
* Kartoffelpesten kan både smitte tomater og kartofler og koster hvert år landbruget globalt mellem 33 og 38 milliarder danske kroner.

Copyright © Rasmus Kragh Jakobsen og Videnskab.dk