Zimska priča o potkornjaku i brijestu (08. siječnja 2011. godine)

Dva su povoda za ovu zimsku priču koja nažalost nije bajka: (i) Pomor ptica, rakova i riba opažen nedavno u Sjevernoj Americi [1], ali i ponegdje u sjevernoj Europi i (ii) neobičan prizor na koji sam naišao 06. siječnja 2011. godine u prorijeđenom dijelu šume u selu Marija Gorica u Hrvatskom zagorju. Taj neobičan prizor prikazan je na slici ispod.

Kora stabla brijesta dijametra od oko 20 cm praktički je "eksplodirala" i prekrila snijeg oko drveta mnoštvom sitnih komadića. U prvi mah pomislio sam da se radi o srndaću koji se iz nekog razloga okomio baš na to drvo i na njemu izoštrio svoje rogove, ali onda sam opazio da se oštećenja kore nalaze i na velikim visinama, višim od tri metra od tla. Kad sam bliže pristupio prizoru, uočio sam krasne, ali i sablasne uzorke na stablu, ispod otpale kore drveta. Ti uzorci koji izgledaju kao stilizirane stonoge prikazani su na slici iznad. Jedan od njih pojačao sam zelenom bojom da se lakše uoči.

Priča o odumiranju brijesta u Europi duga je i žalosna, ali pokazuje nešto o čemu sam govorio u prethodnim tekstovima (o virusima, komarcima, vranama i ljudima [1]) - pokazuje povezanost svog živog svijeta i neumitnost, slijepost evolucije koju bismo s naše, ljudske pozicije mogli nazvati i okrutnošću.

Prije te priče želim se ipak vratiti na točku (i): Pojava masovnog ugibanja ptica kojoj svjedočimo ovih dana podsjetila me je na zarazu populacije vrana u SAD-u virusom zapadnog Nila [2]. Radi li se o nekom novom ili dobro poznatom virusu ili možda nekim promjenama u okolišu, ostaje da vidimo. Ukoliko je moja slutnja točna, svakako zlokobno izgleda simultano odumiranje riba i rakova. Radi li se i tu o nekoj virusnoj zarazi? Možda istoj kao i kod ptica? Mislim da bi se u tom slučaju radilo o do sad nezabilježenom fenomenu i nadam se da sam u krivu.

Virusi mogu uzrokovati ogromne žrtve u određenoj životinjskoj populaciji. Sjetimo se samo "španjolske groznice" nakon Prvog svjetskog rata koja je bila opaki soj gripe [3]. Smatra se da je ukupni broj žrtava bio oko 50 milijuna ili 3% tadašnje ljudske populacije. Mračniji scenarij je da virus izazove potpuno izumiranje određene vrste. Možda je i to moguće. Naime, naš imuni sustav i imuni sustavi naših životinjskih rođaka rafinirani su zbog potrebe da se obrane od nepoznatih napadača. Nije to mašinerija koja "studira" napadača i prema tome proizvodi "lijek". Čini se da je proizvodnja proteina kao obrane od virusa i bakterija (antitijela) nasumičan proces. Radi se o tome da je aparat zadužen za ovu svrhu namjerno podložan snažnom šumu tako da se proizvodi "lepeza" proteina, mnogo proteina koji se međusobno razlikuju zbog šuma (mutacija) u genima koji ih kodiraju i njihovoj interpretaciji. Ovaj stohastički mehanizam se pokreće kad organizam ne prepoznaje uljeza. Smatra se da imuni sustav ima određenu memoriju i upravo to je razlog uspješnosti cjepiva - kad se organizam uspješno riješi neke virusne zaraze tj. stvori učinkovita antitijela idući put će se lakše obraniti od takve zaraze i bolest će biti mnogo slabijeg intenziteta ako se uopće i pojavi jer organizam brzo reagira proizvodnjom učinkovitih antitijela koja je već jednom proizveo i zapamtio. No, kad je bolest nova, proizvodi se arsenal antitijela, a mehanizam proizvodnje je prilično nasumičan - virus se "zatrpava" različitim verzijama antitijela. Ako se nađe adekvatno antitijelo, ono koje se "zalijepi", bolest se svlada, a ako ne, kao nuspojava replikacije uljeza (virusa ili bakterije) može nastupiti i smrt zaraženog organizma.

Zamislimo sad da se u populaciji pojavi neki posve nepoznati i vrlo zarazni virus. U milijunima zaraženih organizama odvijat će se borbe imunih sustava s virusom, proizvodit će se arsenali antitijela, vjerojatno različiti od organizma do organizma, ovisno što o sreći/nasumičnosti, što o pojedinostima genetskog ustroja pojedinca. No, možemo li zamisliti da se ni u jednom od tih organizama ne proizvede adekvatno antitijelo prije nego što zaraženi organizmi budu toliko oštećeni da umru? Teoretski, vjerojatno možemo, ali scenarij ima jedan problem. Naime, mogli bismo se upitati otkud je došao tako zarazan i toliko nepoznat virus da posve zavara imune sustave u milijunima organizama? Ako je taj virus evoluirao iz nekog svog pretka koji je već bio prisutan u populaciji, nije li ipak vjerojatnije da promjene koje su mu se dogodile nisu toliko velike da izađu izvan lepeze antitijela koje zaraženi organizmi proizvode? S druge strane, ako je virus došao iz neke druge, više ili manje srodne populacije (majmuni, svinje, ptice...), čini mi se vjerojatnijim da će biti teža prijetnja imunom sustavu, možda to teža što je populacija iz koje je potekao evolucijski udaljenija. Naravno, u tom slučaju će mu biti teže preskočiti barijeru za zarazu ljudi, tj. bit će potrebno više promjena na genomu i proteinima tog virusa da zarazi ljude, a pogotovo da se počne prenositi među ljudima.

Ipak, mogućnost izumiranja cijele populacije zbog virusa ne možemo odbaciti - to je opcija koja postoji s nezanemarivom vjerojatnošću. Nedavno sam gledao popularno-znanstveni film [4] o susretu Neandertalaca i Homo Sapiensa na području Europe. Kad se govori o izumiranju Neandertalaca, obično se spominje nadmetanje za prostor i teritorij s mnogo uspješnijim Homo Sapiensima u kojem se Neandertalci na kraju izgubili i postupno izumrli, ali dokumentarac koji sam gledao [4] promicao je ideju da je Neandertalce ubila neka zaraza na koju su naši preci bili otporni. Zvuči razumno, pogotovo s obzirom na genetsku udaljenost Neandertalaca i Sapiensa.

U stvari, da razvijem priču i malo dalje, posve je zamislivo da su nove viruse sa sobom u Europu upravo i donijeli Homo Sapiensi. Dok su Sapiensi prije ili tijekom osvajanja Europe razvili otpornost prema njima, za Nedandertalce su ti virusi bili smrtonosni i na kraju su ih i ubili. Zvuči sasvim razumno, pogotovo što smo sličnom događanju svjedočili kad su Europljani donijeli gripu i druge zaraze na područje Amerika. Te su se pošasti među stanovništvom koje nikad nije bilo izloženo tim virusima širile ogromnom brzinom i poubijale ogroman broj Indijanaca (američkih domorodaca). Da nije bilo neotpornosti Indijanaca na viruse s kojim njihovi imuni sustavi nisu imali iskustva, kolonizacija Amerika bi se vjerojatno odvijala posve drukčije.

Virusne zaraze su oružje evolucije. Možemo samo spekulirati o ukupnoj važnosti virusa u evoluciji života na zemlji, ali kladim se da se radi o efektu usporedivom sa svim ostalim najvažnijim evolucijskim silama (promjena okoliša, evolucijska promjena plijena, predatora i konkurenta za teritorij i hranu i slično). Važnost virusa najbolje vidimo u vlastitom genomu koji je čini se pretrpan "smećem" koje su u njemu ostavile zaraze retrovirusima tko zna od kad (radi se sigurno o milijunima godina). Retrovirusi naime, ubacuju svoj genom u naš, tj. integriraju svoju genetsku informaciju u naše kromosome te se tako zajedno s razmnožavanjem ljudi prenose i na njihovo potomstvo i ostaju prisutni u populaciji kako ona evoluira [5].

Sad kad sam skicirao mogući grozni scenarij odumiranja cijele vrste zbog (virusne) zaraze, skrećem vam dalje pažnju na točku (ii), tj. na uzorke koje sam opazio na ogoljelom stablu mladog brijesta. Ako ste već zaboravili na te zlokobne uzorke, ponovno ih prikazujem na slici ispod, ovaj put fotografirane na drugom mjestu na odumrlom stablu.

Ljudi koji se bave očuvanjem i istraživanjem šuma dobro znaju što je to - radi se o tzv. nizozemskoj bolesti brijesta.

Nizozemska bolest brijesta je gljivična bolest koju uzrokuju gljivice ascomycete [6] i to njihova tri tipa: Ophiostoma ulmi, Ophiostoma himal-ulmi, i Ophiostoma novo-ulmi koja je najvjerojatniji uzrok bolesti brijesta koju sam ja opazio. Bolest se u Europi proširila najvjerojatnije iz Azije početkom 20. stoljeća, a ime je dobila zbog toga što je izolirana i korektno identificirana u Nizozemskoj.

Bolest je toliko pogubna za brijestove da je danas čudo ako negdje u Europi opazite zdrav brijest. Brijest je danas praktički izumrla vrsta i u jeziku je ostalo samo njegovo ime - pitajte nekoga kako izgleda brijest pa ćete se uvjeriti da sam u pravu. Na primjer, u Engleskoj se od 1967. godine, od najnovijeg vala zaraze gljivicom Ophiostoma novo-ulmi osušilo oko 25 milijuna brijestova. Danas u Europi postoje izolirane oaze brijesta od nekoliko stotina stabala koje se zaštićuju i posebno nadgledaju, ali su šanse da će se europski brijest očuvati male. Negdje na webu sam nedavno pročitao tekst čiji se autor, šumar, oduševio kad je našao snažno i zdravo stablo brijesta u Hrvatskoj. Danas se radi na kultivaciji (genetskoj modifikaciji) brijesta koji bi bio otporniji na zarazu i tu ima nekih rezultata [6]. No, nitko više nije sklon saditi čak ni kultivirane i neuglednije brijestove jer ne želi gledati propadanje drveta nakon desetak godina brige oko njega. Tako svjedočimo potpunom izumiranju europskog brijesta zbog bolesti. Neotporna vrsta odlazi, a ako što od te vrste ostane, ostat će samo u tragovima u miješanoj kultiviranoj genetskoj varijanti. Scenarij o kojemu sam govorio pretežno u kontekstu virusa praktički se ostvario u gljivičnoj infekciji stabala.

No, bez obzira što su bolesti izazvane različitim uzročnicima, priča o prijenosu nizozemske bolesti brijesta slična je priči o virusima, komarcima, vranama i ljudima [2]. Gljivica se naime od stabla do stabla brijesta prenosi uz pomoć kukca-potkornjaka (Scolytinae multistriatus, Scolytinae scolytus) koji dio životnog ciklusa provodi ispod kore brijesta hraneći se. Lijepi, ali i sablasni tragovi koje sam fotografirao posljedica su aktivnosti kukca. Ispod donosim skicu kukca Scolytus multistriatus te još jednu fotografiju oštećenja. Širina srednjeg utora na ovim "stonogastim uzorcima" je oko 3-4 mm.

Ovi otisci hranjenja potkornjaka, koliko god bili uočljivi, nisu razlog odumiranja brijesta - pravi razlog je gljivica koju je na stablo kukac nasadio. Gljivica ubija brijest i uzročnik je bolesti (kao i virus u slučaju bolesti zapadnog Nila), a potkornjak je samo njen prijenosnik, tj. vektor (u slučaju bolesti zapadnog Nila vektor je komarac). Za razliku od životinja koje imaju vrlo razvijen imuni sustav kojim se bore protiv uzročnika bolesti, biljke su tu prilično bespomoćne. One proizvode smolu koja sadrži brojne insekticidne i fungicidne komponente. Dodatno, drvo pokušava "začepiti" dijelove svog tkiva koje služe za transport tvari i vode modifikacijama staničnih stijenki i tako se oduprijeti širenju gljivice. Ti mehanizmi ne rade dobro kad je brojnost kukaca i gljivica velika, a prema otiscima na kori drveta (slika iznad) možemo lako zaključiti da je bolest prenesena na drvo mnogo puta. Blokiranje transportnih puteva u tkivu drveta kod tako snažnog napada također dovodi do odumiranja biljke, ona se sama "uguši" vlastitim obrambenim mehanizmom. Lijepo i popularno napisan pregled bolesti brijesta u Sjevernoj Americi može se naći na web stranicama >> winnipeške koalicije za spas brijesta [7].

Priča o gljivici Ophiostoma, potkornjaku i brijestu skoro da je paralelna priči o virusu, komarci, vrani i čovjeku. U slučaju virusa, postoji još jedan element priče a to je prijenos bolesti na drugog, netipičnog domaćina (čovjeka). Možemo se nadati da se taj paralelni element priče u slučaju bolesti brijesta nikad neće realizirati, tj da bolest neće prijeći na druge vrste drveća.

NADOPUNA: (10. svibnja 2011. godine) Upravo čitam knjigu March of the microbes: Sighting the unseen Johna L. Ingrahama, Belknap Press, 2010. Tamo nalazim da je potpuno odumiranje pojedinih vrsta drveća zbog gljivica zabilježeno i kod drugih vrsta. Evo što Ingraham kaže (moj prijevod):

U daljnjem tekstu se spominje da su do 1950. godine američki kesteni izumrli, a priča se nastavlja s američkim brijestom.

Literatura:

[1] Dead Birds and Fish in Arkansas, Kentucky and Louisiana, Yahoo News, 04. siječnja 2011. (posjećeno zadnji put 19. lipnja 2014. godine)
[2] Antonio Šiber, Virusi, komarci, vrane i ljudi (2010).
[3] 1918 flu pandemic, Wikipedia (06. siječnja 2011. godine).
[4] "Homo sapiens", film Jacquesa Malaterrea, znanstveni direktor Yves Coppens (2004), film je u Hrvatskoj izdala Slobodna Dalmacija i mogao se kupiti na kioscima.
[5] Alan J. Cann, Principles of Molecular Virology, Elsevier (2005). Proces stvaranja DNA molekule iz RNA molekule retrovirusa zove se reverzna transkripcija. Nakon nastanka virusne DNA informacije ona se "usijeca" u genom, kromosome zaraženog organizma (čovjeka). HIV virus, uzročnik AIDSa je retrovirus.
[6] Dutch elm disease, Wikipedia (07. siječnja 2011. godine).
[7] Trees Winnipeg, Coalition to Save the Elms (posjećeno 19. lipnja 2014. godine).

Preuzmite gornji članak u PDF formatu OVDJE

<< Menadžer i znanstvenik

Nježni objekti >>

Zadnji put osvježeno: 19. lipnja 2014. godine