Ziemniak dotknięty P. infestans, patogenem odpowiedzialnym za irlandzki głód ziemniaczany. Dokładny szczep związany z klęską głodu w latach 40. XIX wieku został zidentyfikowany po raz pierwszy. Zdjęcie za pośrednictwem USDA
Przez prawie 150 lat, począwszy od końca XVII wieku, miliony ludzi mieszkających w Irlandii utrzymywały się w dużej mierze z jednej uprawy: ziemniaka. Następnie w 1845 r. Rolnicy zauważyli, że liście ich roślin ziemniaka pokryte były tajemniczymi ciemnymi plamami. Kiedy wyciągali ziemniaki z ziemi, większość była skurczona, papkowata i niejadalna. Zaraza rozprzestrzeniła się alarmująco szybko, zmniejszając plony z tegorocznych zbiorów o połowę. Do 1846 r. Zbiory z gospodarstw ziemniaczanych spadły do jednej czwartej pierwotnej wielkości.
Choroba - wraz z systemem politycznym, który wymagał od Irlandii wywozu dużych ilości kukurydzy, nabiału i mięsa do Anglii - doprowadziła do powszechnego głodu i zjadano prawie wszystkie dostępne ziemniaki, powodując niedobór sadzeniaków ziemniaka, co zapewniało głód przez prawie dekadę. Ostatecznie ponad milion osób zginęło, a kolejny milion wyemigrował, aby uciec od katastrofy, powodując spadek populacji Irlandii o około 25 procent; wyspa wciąż nie osiągnęła poziomu populacji sprzed głodu.
W tym czasie nauka o zarazie była słabo poznana i większość uważała, że jest to spowodowane przez grzyby. W XX wieku naukowcy ustalili, że jest to spowodowane przez oomycete (eukariotopodobny grzyb) zwany Phytophthora infestans . Jednak bez dostępu do okazów z lat 40. XIX wieku nie byli w stanie dokładnie określić, który szczep organizmu był odpowiedzialny.
Teraz międzynarodowa grupa naukowców wycofała się i pobrała próbki DNA z irlandzkich liści ziemniaka zachowanych w zbiorach londyńskich ogrodów Kew od 1847 roku. W ten sposób odkryli, że unikalny, nieznany wcześniej szczep P. infestans, który nazywają HERB -1 spowodowało zarazę.
Irlandzkie liście ziemniaków z 1847 r., Będące szczytem głodu, wykorzystane w ramach badań. Zdjęcie za pośrednictwem eLife / Kew Gardens
Naukowcy z Sainsbury Laboratory w Wielkiej Brytanii i Instytutu Maxa Plancka w Niemczech doszli do odkrycia w ramach projektu sekwencjonowania DNA z 11 różnych zachowanych próbek historycznych i 15 nowoczesnych próbek w celu śledzenia ewolucji patogenu w czasie, opublikowanej dziś w czasopiśmie eLife .
Obecnie P. infestans jest rozpowszechniany na całym świecie, przy czym ogromna większość stanowi destrukcyjny szczep US-1. Większość innych szczepów P. infestans występuje tylko w meksykańskiej dolinie Toluca, gdzie rodzime odmiany dzikiego ziemniaka są rodzime, więc naukowcy od dawna wierzyli, że US-1 był odpowiedzialny za głód w latach 40. XIX wieku.
Ale kiedy naukowcy wyodrębnili małe fragmenty nienaruszonego DNA ze starych wysuszonych liści ziemniaka, pierwotnie zebranych z Irlandii, Wielkiej Brytanii, Europy i Ameryki Północnej i porównali je ze współczesnymi okazami P. infestans, stwierdzili, że szczep odpowiedzialny za głód różnił się nieco od dzisiejszego US-1.
Na podstawie analizy zmienności genetycznej między dwoma szczepami i innymi próbkami historycznymi sugerują, że kiedyś w 1842 lub 1843 r. Przodek szczepu P. infestans HERB-1 wyjechał z Meksyku do Ameryki Północnej, a następnie Europa, być może zawarta w ziemniakach, które statki przewoziły jako żywność dla pasażerów. Wkrótce rozprzestrzenił się na cały świat, wywołując głód w Irlandii i utrzymując się do lat 70. XX wieku, kiedy to wymarł i został w dużej mierze zastąpiony przez szczep US-1. Te dwa szczepy prawdopodobnie rozpadły się wkrótce po tym, jak ich wspólny przodek wyjechał z Meksyku.
Badanie to po raz pierwszy, kiedy genetyka patogenu roślinnego została przeanalizowana poprzez ekstrakcję DNA z próbek wysuszonych roślin, otwierając możliwość, że naukowcy mogą badać inne choroby roślin w oparciu o historyczne zbiory ogrodów botanicznych i zielników na całym świecie. Zespół twierdzi, że lepsze zrozumienie ewolucji chorób roślin w czasie może być pomocne w opracowaniu sposobów hodowania bardziej odpornych odmian roślin, które są odporne na patogeny, które zakażają dziś rośliny.
