En kartoffel, der er påvirket af P. infestans, den patogen, der er ansvarlig for den irske kartoffel hungersnød. Den nøjagtige belastning, der var involveret i 1840-tallet, blev nu identificeret for første gang. Billede via USDA
I næsten 150 år, begyndende i slutningen af det 17. århundrede, levede millioner af mennesker, der boede i Irland, stort set af en afgrøde: kartoffelen. Derefter, i 1845, bemærkede landmændene, at deres kartoffelplanternes blade var dækket af mystiske mørke pletter. Da de trak kartofler fra jorden, var de fleste krympet, grødet og uspiselig. Klagen spredte alarmerende hurtigt og skar udbyttet fra det års høst i halvdelen. I 1846 var høsten fra kartoffelbedrifter faldet til en fjerdedel af sin oprindelige størrelse.
Sygdommen - sammen med et politisk system, der krævede Irland at eksportere store mængder majs, mejeri og kød til England - førte til udbredt hungersnød, og næsten alle de få disponible kartofler blev spist, hvilket forårsagede mangel på læggekartofler, der sikrede sult ville fortsætte i næsten et årti. I sidste ende døde over en million mennesker, og en anden million emigerede for at undslippe katastrofen, hvilket fik Irlands befolkning til at falde med ca. 25 procent; øen har stadig ikke nået sit befolkningstal for hungersnød i dag.
På det tidspunkt blev videnskaben bag pesten dårligt forstået, og de fleste troede, at den var forårsaget af en svamp. I løbet af det 20. århundrede bestemte videnskabsmænd, at det var forårsaget af en oomycete (en svampelignende eukaryot) kaldet Phytophthora infestans . Uden adgang til eksemplerne fra 1840-tallet kunne de imidlertid ikke identificere nøjagtigt hvilken stamme af organismen, der var ansvarlig.
Nu er en international gruppe af videnskabsmænd gået tilbage og prøvetaget DNA fra irske kartoffelblade, der er bevaret i samlingerne i Londons Kew Gardens siden 1847. På den måde opdagede de, at en unik, tidligere ukendt stamme af P. infestans, som de kalder HERB -1 forårsagede rodet.
Irske kartoffel blade fra 1847, højden af hungersnød, brugt som en del af undersøgelsen. Billede via eLife / Kew Gardens
Forskerne fra Sainsbury Laboratory i England og Max Planck-institutterne i Tyskland kom til fundet som en del af et projekt, der sekventerede DNA fra 11 forskellige bevarede historiske prøver og 15 moderne dem til at spore udviklingen af patogenet over tid, offentliggjort i dag i tidsskriftet eLife .
I øjeblikket distribueres P. infestans over hele verden, hvor langt størstedelen består af den destruktive stamme US-1. De fleste af de andre stammer af P. infestans forekommer kun i Mexicos Toluca-dal, hvor vilde kartoffelsorter er oprindelige, så forskere troede længe, at US-1 havde været ansvarlig for 1840-tallet hungersnød.
Men da forskerne ekstraherede små stykker intakt DNA fra de gamle udtørrede kartoffelblade, oprindeligt indsamlet fra Irland, Storbritannien, Europa og Nordamerika og sammenlignede dem med nutidige P. infestans- prøver, fandt de, at stammen ansvarlig for hungersnød adskiller sig lidt fra nutidens US-1.
Baseret på deres analyse af den genetiske variation mellem de to stammer og de andre historiske prøver antyder de, at forælderen til HERB-1-stammen af P. infestans en gang i 1842 eller 1843 kom ud fra Mexico til Nordamerika og derefter til Europa, måske indeholdt i kartoflerne, som skibe bar som mad til deres passagerer. Snart spredte det sig over hele verden, udløste hungersnød i Irland og varede indtil 1970'erne, hvor den døde ud og blev stort set erstattet af stammen US-1. De to stammer splittes sandsynligvis en gang kort efter, at deres fælles forfader kom ud af Mexico.
Undersøgelsen er første gang, at genetikken for en plantepatogen er blevet analyseret ved at udvinde DNA fra tørrede planteprøver, hvilket åbner muligheden for, at forskere kan studere andre plantesygdomme baseret på de historiske samlinger af botaniske haver og herbaria overalt i verden. En bedre forståelse af udviklingen af plantesygdomme over tid, siger teamet, kunne være medvirkende til at finde ud af måder til at avle mere robuste plantesorter, der er resistente over for patogener, der inficerer planter i dag.
