Insekter får planter at ændre sig

EVOLUTION Det virker som en selvfølge, men først nu har forskere været i stand til at bevise, at planteædere rent faktisk får planter til at udvikle sig. Beviset er offentliggjort i det anerkendte videnskabelige tidsskrift Science, hvor en international forskergruppe dokumenterer, at der er en klar sammenhæng mellem ændringer af en plantearts genom og hvem, der spiser af planten.  Forskningsresultaterne er baseret på de nyeste genteknologier sammenholdt med data fra 39 års optællinger af bladlus i mange egne af Europa. Efterfølgende er det lykkedes forskerne at genskabe disse resultater under kontrollerede forhold i vækstkamre.

Mens bladlusen spiser lystigt af gåsemaden,
får den samtidig plantens genom til at
ændre sig. Foto: Tobias Züst

- Det er lykkedes os at bevise, at en plantes genom ændrer sig, alt efter hvilken slags planteædere, der spiser af den. Vores studie tager udgangspunkt i bladlus, og det er lykkedes os at dokumentere, at disse små dyr spiller en aktiv rolle i evolutionen af planter, fortæller en af artiklens forfattere, den amerikanske professor Daniel Kliebenstein, der også er partner og forsker ved grundforskningscentret DynaMo på Københavns Universitet.

Planter lever omgivet af dyr, svampe og bakterier, der alle gerne vil spise dem. For at kunne overleve i en så fjendtlig verden har planter udviklet evnen til at fremstille et arsenal af kemiske giftstoffer, der skal holde planteæderne i skak. Nogle planteædere har dog udviklet tolerance over for giftstofferne, så visse forsvarsstoffer virker ikke længere mod alle fjender. En plante må derfor til stadighed afpasse fremstillingen af sine forsvarsstoffer med de skadedyr, den er omgivet af. Det er denne sammenhæng, der nu endelig er blevet videnskabeligt bevist.

Det netop offentliggjorte studie undersøgte to bladlusearter, der findes i henholdsvis Nordøst- og Sydvesteuropa, og deres samspil med ukrudtsplanten gåsemad, der vokser over hele kontinentet. Da de to bladlusearter lever i hver sit geografiske område, mens gåsemad vokser begge steder, undersøgte man, om der mon var forskel på gåsemad fra de to steder.  Man kortlagde omhyggeligt genomet for gåsemad plukket i hvert område, og det viste det sig, at der var en signifikant forskel på profilen af de biokemiske forsvarsstoffer, alt efter om planten kom fra det ene eller det andet område. Resultaterne pegede altså i tydelig retning af, at de lokale bladlus har indflydelse på udviklingen af plantens genom.

Forskergruppens næste trin var at udelukke, at det geografiske sammenfald mellem de to slags bladlus og de to forskellige biokemiske forsvarsprofiler hos gåsemad kunne være et tilfældigt sammenfald. Forskerne tilrettelagde derfor et forsøg, hvor de placerede gåsemad sammen med hver sin bladluseart i lukkede vækstkamre. De lod bladlusene leve isoleret sammen med fem på hinanden følgende generationer gåsemad. Det viste sig, at for hver ny plantegeneration forvoldte bladlusene mindre skade. Med andre ord blev planterne med tiden bedre i stand til at målrette deres kemiske forsvar mod netop den slags bladlus, de levede sammen med. I laboratorieanalyser af planternes genom kunne man derpå bekræfte, at der var sket en ændring i planternes biokemiske forsvarsstoffer svarende til de forskelle, man havde observeret i naturen.

Fra forsøget: Det er nøjagtig den samme plante, der vokser i alle vækstkamrene blot sat sammen med forskellige slags bladlus. Med tiden ændrer plantens genom sig, så den bedre kan modstå angreb fra lige netop den slags bladlus, den lever sammen med. Foto: Tobias Züst

- Vore data viser, at selv to planteædende insekter, der minder så meget om hinanden, som de to bladlusearter, vi har set på i vores forsøg, kan præge en plantearts genetiske udvikling betydeligt, fortæller Daniel Kliebenstein. Han fortsætter: Det er fantastisk, at det er lykkedes os at koble samspillet mellem to små insekter og én enkelt plante i vores vækstkamre med udviklingen i  genetisk variation på et helt kontinent. Denne kobling beviser nemlig, at naturlige fjender kan frembringe geografisk variation i et plantegenom.

Studiet viser, hvorledes bare to ud af de hundredevis af organismer, der angriber en enkelt planteart, er med til at forme dens genom. Forskerne aner stadig intet om, hvorledes planternes fulde genom er i stand til at navigere succesfuldt mellem alle de mange fjender, der findes i et naturligt miljø, således planten er i stand til at overleve, men forskningsresultaterne fra Daniel Kliebenstein og hans kollegaer er et vigtigt skridt på vejen.

På grundforskningscentret DynaMo, hvor Daniel Kliebenstein er partner, forskes der intensivt i planters kemiske forsvarsmekanismer. Ved at kortlægge forsvarsstoffernes syntese og måden, hvorpå en plante mobiliserer dem, vil man opnå viden som muliggør fremstilling af afgrøder, der er langt mere modstandsdygtige over for skadedyrsangreb end dem, der nu anvendes i landbruget. I tilgift forskes der i forsvarsstoffernes potentiale til at forebygge kræft og fremme sundhed hos mennesker.

Læs artiklen i Science her

Læs om grundforskningscentret DynaMo her.