Hvis du har set HBO-serien The Last of Us, så kender du også præmissen for serien, nemlig at hele verden er blevet lagt i ruiner af en patogen svamp, der har fundet ud af at smitte mennesker og dræbt praktisk talt hele verdens befolkning.

Ja, TV-serien er science fiction, men faktisk har den hold i den virkelige verden. Der findes nemlig millioner af svampe i naturen, og de forsøger hele tiden at finde nye måder, hvorpå de kan inficere nye arter. Det gælder både i plante­riget, i insekternes verden og blandt pattedyr. Nogle gange lykkes det svampene, og det kan have katastrofale konsekvenser for dyr, økosystemer og i sidste ende mennesker. Vi mennesker skal nok ikke frygte, at en patogen svamp gør os til zombier lige foreløbigt, men der er også andre måder, hvorved en patogen svamp kan lede til død og ødelæggelse blandt mennesker.

For eksempel eksisterer der den konstante trussel, at patogene svampe begynder at inficere nogle af de afgrøder, som mennesker er af­hængige af. Sker det, kan et ukontrolleret udbrud af afgrødesygdom lede til fødevaremangel og hungersnød. Det skete blandt andet for omkring 170 år siden, da kartoffelhøsten slog fejl i fem år i træk på grund af en patogen oomycet (en svampelignende mikroorganisme) og blandt andet ledte til, at omkring en million irere døde af sult, mens yderligere en million emigrerede.

Ovenstående baggrund gør også, at der rundt omkring i verden bliver forsket intensivt i at forstå, hvad der skal til, før en patogen svamp kan springe fra at sprede død og ødelæggelse hos én art til også at kunne gøre det hos en anden. En af de forskere, der er med helt fremme i den forskning, er lektor Henrik Hjarvard de Fine Licht fra Institut for Plante- og Miljøvidenskab ved Københavns Universitet.

I hans laboratorium forsøger fors­kerne at kortlægge, hvordan en patogen svamp går gennem de forskellige trin i processen mod at kunne smitte et insekt, slå det ihjel og bryde ud gennem dets skal med nye sporer, der er klar til at smitte andre. Forskerne bruger blandt andet “eksperimentel evolution”, hvor de skaber nogle kontrollerede betingelser, som de kan studere de naturlige evolutionære processer under. Forståelsen af smittespredning mellem insekter skal gerne gøre fors­kerne klogere på nogle universelle mekanismer for patogene svampes evolution i overgangen mod at være en trussel mod nye arter.

»Vi kender kun alt for godt til virus, der springer fra en dyreart til en anden – og til også at kunne smitte mennesker. Det så vi med blandt andet COVID-19, der efter springet endte med at slå millioner af mennesker ihjel. Svampe udvikler sig ikke lige så hurtigt som virus, men de kan alligevel være farlige for mange af de dyr og planter, som vi er afhængige af. Derfor er det vigtigt at forstå, hvad der skal til, for at de skifter fra at smitte den ene vært til at smitte den anden,« forklarer Henrik Hjarvard de Fine Licht.

Patogener: Sygdomsfrem­kaldende organismer

Når vi taler om patogener, taler vi om organismer, der kan smitte andre organismer, gøre dem syge og slå dem ihjel. Patogener kan man typisk opdele i virus, bakterier, svampe og parasitter. Et kendetegn ved patogener er også, at de ofte er meget selektive i, hvad de kan smitte, og hvad de ikke kan. Derfor kan mennesker – for det meste – ikke blive syge af patogener, der kan smitte aber, køer, hunde, fisk eller insekter. Dyrene kan heller ikke blive smittet med de patogener, der kan gøre os mennesker syge.

Årsagen til denne manglende evne til at smitte mellem arter er egentlig meget simpel. For at et patogen effektivt skal kunne smitte et menneske, skal de være tilpasset til netop at kunne trænge ind i vores celler gennem for eksempel receptorer på overfladen af dem og derefter inde i vores celler angribe eller overtage forskellige cellulære signalveje. Både receptorer på overfladen af vores celler og signalvejene i cellerne er unikke for hver art, og derfor kan som eksempel en bakterie, der kan udnytte en receptor på overfladen af en menneskecelle, ikke komme ind i cellerne hos en kat eller hund. Receptorerne til at inficere cellerne er der simpelthen ikke.

Ovenstående er dog en sandhed med modifikationer. Patogener udvikler sig nemlig hele tiden, og det vil sige, at et patogen, der kan smitte flagermus, chimpanser eller fugle, godt kan tilpasse sig evolutionært til også at kunne smitte mennesker. Lykkes det, kan resultatet være COVID-19, HIV eller fugleinfluenza.

Samme problematik er relevant blandt de patogene svampe, der inficerer insekter eller afgrøder. Her kan man for eksempel forestille sig et patogen, der som udgangspunkt kun kan smitte hvepse, udvikler evnen til at smitte honningbier, hvilket kan lede til massedød blandt en art, som er meget vigtigt for mere end bare produktionen af honning. Bier spiller også en essentiel rolle i bestøvningen af for eksempel frugttræer og buske. Taler vi om patogene svampe, der kan smitte planter, kan man frygte/forestille sig, at en svamp, der skaber død og ødelæggelse blandt specifikke vilde planter, udvikler evnen til at smitte hvede, ris eller majs.

»Problemet med de patogene svampe er også, at vi typisk først finder svampene, når de er problematiske og allerede har lært at smitte afgrøderne. Der er skiftet fra den ene vært til den anden sket, hvilket også betyder, at vi rent forskningsmæssigt kun kan se resultatet af værtsskiftet, men ikke hvordan det er sket. Hvis vi gerne vil kunne forudsige og forhindre, at patogene svampe springer fra den ene vært til en anden, eller i hvert fald være forberedte på det, kræver det, at vi har en bedre forståelse af de evolutionære processer og de trin, som patogenet skal igennem,« forklarer Henrik Hjarvard de Fine Licht.

Og så er vi fremme ved Henrik Hjarvard de Fine Lichts egen forskning. Den går nemlig ud på at forstå de patogenes svampes udvikling fra at være en trussel mod en art til også at være en trussel mod en anden. Henrik Hjarvard de Fine Licht laver sin forskning i insekter som et modelsystem, men opdagelserne er lige så relevante for afgrøder, som de er for græshopper, biller og bier.

Fordelene ved at lave forskningen i insekter er til gengæld, at deres livscyklus er meget hurtigere, og at forskerne kan have flere hundrede insekter i små kasser uden meget pleje. Ville de undersøge patogene svampes værtsskifte i afgrødeplanter, skulle de plante tusindvis af små planter, vente på at de voksede op og blev klar til at lave frø, som kunne blive til nye planter. Afhængigt af arten kan den proces tage flere måneder. Med insekter kan forskerne komme gennem hele livscyklussen på få uger.

I forskningsarbejdet inficerer Henrik Hjarvard de Fine Licht og kollegaer melbiller med en patogen svamp, som ellers kun smitter græshopper. De patogene svampe fungerer på den måde, at svampesporer lander på insektets krop, hvorefter de begynder at lave svampetråde (hyfer), som borer sig ned gennem insektets hårde skal. Når svampen er trængt gennem skallen, begynder svampen at vokse inde i insekterne, hvor de danner en masse nye svampeceller, som på et tidspunkt trænger ud gennem insektet, hvor de sætter sig som en masse sporer, som andre insekter kan komme i kontakt med og derved sprede smitten. Behøver jeg at skrive, at insekterne stiller træskoene på et tidspunkt undervejs i svampens destruktive hærgen?

I forsøgene laver forskerne først en unaturligt høj koncentration af svampesporer, som de smører på melbillerne. Det gør de under kontrollerede betingelser med blandt andet høj luftfugtighed, hvilket svampene godt kan lide. Efterfølgende holder de øje med, om nogle af billerne bliver inficeret med svampen, altså at springet fra den ene vært til den anden lykkes.

Han uddyber, at vi i dag og i fremtiden ser og vil se mange flere skifte i værts-organismer for forskellige patogener, fordi vi mennesker har skabt en verden, hvor både insekter og afgrøder bliver flyttet rundt på kloden med en rasende fart. Det betyder, at de økologiske barrierer som tid og sted bliver nedbrudt og muliggør værtskifte, der ikke var mulige før i tiden.

»Vi vil gerne blive klogere på, hvad der kræves i de enkelte trin i udviklingen. Skal svampene udvikle nogle helt bestemte mutationer, og vi derfor ser de samme mutationer i alle de svampe, som vi arbejder med, eller kan de udvikle forskellige måder til at smitte melbillerne på?« siger Henrik Hjarvard de Fine Licht.

Truslen fra svampe

Det samlede forskningsarbejde skal gerne udmunde i en bedre forståelse af, hvad det kræver for patogene svampe at lave et værtsskifte. Formålet er både at blive klogere på mekanismerne på det grundvidenskabelige niveau, men også at kunne forudsige det i fremtiden og på den måde være på forkant, inden en patogen svamp lægger hele verdens produktion af hvede eller majs ned.

Den samlede viden kommer også til at være relevant i fremtiden, hvor blandt andet klimaforandringer kommer til at skabe nye og måske mere gunstige betingelser for svampe, der er på jagt efter nye værter at inficere. I takt med, at klimaforandringerne tager mere og mere fat, er forskere ret overbeviste om, at det vil skabe flere afgrødesygdomme, som kan være en trussel mod den globale fødevaresituation. På den anden side af mønten ønsker flere og flere mere økologisk fødevareproduktion med mindre forbrug af pesticider til blandt andet at bekæmpe patogene svampe. Større risiko for spredning af patogene svampe rimer dårligt på mindre forbrug af pesticider.

»De seneste år er vi blevet opmærksomme på, hvor hurtigt evolutionen kan gå, og hvor hurtig nye patogene arter enten direkte eller indirekte kan true menneskers helbred. Vi er nødt til få en bedre forståelse af, hvordan patogener bliver til en trussel mod os ved at skifte vært. Derudover står vi også med et andet problem, og det er, at svampe, ligesom bakterier, udvikler resistens mod de midler, som vi har til at bekæmpe dem med. Netop når det kommer til svampemidlerne, benytter vi faktisk ofte de samme midler til at bekæmpe svampe i afgrøder, som vi bruger i mennesker. Det betyder, at der altid er en risiko for, at hvis en patogen svamp begynder at smitte mennesker eller livsvigtige afgrøder, kan vi stå i en situation, hvor vi ikke har noget effektivt at bekæmpe den med,« siger Henrik Hjarvard de Fine Licht. ♦