18. maj 2002

Naturens egne pesticider

Naturens toksiner

Naturen overgår nogle gange den kemiske industri hvad angår evnen og opfindsomheden til at producere giftige stoffer (toksiner). Nogle vil måske mene, at naturens egne toksiner ikke har så store konsekvenser for miljøet overordnet set, fordi de vel kan nedbrydes, og fordi stofferne jo ofte virker lokalt, som for eksempel hvis en giftslange dræber et byttedyr, eller hvis en plante producerer toksiner som forsvar mod at blive spist.

Ørnebregnebevoksning ved Lake Wanaka på Sydøen, New Zealand. Bregnerne dominerer flere kvadratkilometer bjergskråning og har mere eller mindre kvalt al anden bevoksning. Foto: LHR.

Men så simpelt er det ikke altid. Visse planter producerer farlige toksiner, som kan spredes i miljøet, og som mennesker kan risikere at få i kroppen, selvom man ikke spiser planten! Toksinet kan for eksempel bevæge sig ned i grundvandet, eller det kan ophobes i mælken hos køer, der har spist planten. En af disse planter er Ørnebregnen.

En gruppe forskere på Kemisk Institut ved Det Biovidenskabelige Fakultet er interesserede i jordbunds- og miljøkemi, og i hvad der sker med de forurenende stoffer (pesticider, tungmetaller, lægemidler m.m.) når de havner i jorden. De kalder det at undersøge stoffernes ’skæbne’. For nogle år siden fik to af forskerne, professor Hans Christian B. Hansen og ph.d.-studerende Lars Holm Rasmussen, en ide:

"Vi ved, at en del af de toksiske stoffer, som havner i jorden, er dannet af biologisk materiale – bakterier, svampe, planter. Der er en hel stribe af de toksiner, som er uhyggeligt giftige. Hvis man sammenligner med pesticider, så er deres akutte toksicitet ofte 100-1000 gange større. Vi syntes, at det var spændende, og spekulerede på hvad der egentlig sker med toksinerne, når de kommer ned i jorden," siger Hans Christian B. Hansen.

"Hvis de er mobile, altså ikke bindes i jorden, eller hvis de ikke nedbrydes hurtigt, så må de jo kunne ende i grundvandet eller i søer og åer. Og så er det jo ligeså bekymrende, som hvis det var et pesticid. Vi blev meget overraskede, for der var simpelthen ingen viden om emnet. Der var ikke lavet målinger i grundvand for et eneste af de stoffer, som vi var interesserede i" fortæller han og fortsætter:

"Man ved hvilke indholdsstoffer, der er i planterne, og man ved også noget om hvor meget der findes i foder og fødevarer. Fødevaredirektoratet har et screeningsprogram, hvor de følger indholdet af nogle få toksiner i fødevarer. Men så stopper historien også. Hvad der sker, når stofferne kommer ud i miljøet, det ved man ikke. Og det er der, vores historie begynder."

Valget faldt på Ørnebregnen

Det er altså et stort og uudforsket felt, men de to forskere skulle jo begynde et sted. Lars Holm Rasmussen valgte i sit ph.d.-studium at fokusere på et enkelt toksin.

"Jeg overvejede nøje, hvordan stoffet skulle udvælges. Det skulle dels være ret giftigt, og det skulle findes i høje koncentrationer i den pågældende plante eller svamp; planten eller svampen skulle være almindeligt forekommende, gerne dominerende i landskabet; stoffet skulle være relativt vandopløseligt og stabilt i miljøet, og der skulle være en chance for, at det kunne udvaskes til miljøet. Valget faldt på ptaquilosid (udtales ta-ki-lo-sid), som produceres af Ørnebregnen."

En imponerende plante

Ørnebregnen er en meget almindelig plante i det meste af verden. Der er forskellige underarter i forskellige egne af verden, men de producerer alle ptaquilosid. Planten kan blive imponerende stor:

"Herhjemme kan den sagtens blive op til 2,5 m høj – men jeg har også set en på 4,5 m! Den stod og lænede sig op ad et træ. I New Zealand har jeg tit set dem på 4-5 m, men verdensrekorden er målt i Sydamerika til 7 m" fortæller Lars Holm Rasmussen.

Det er ikke kun i højden, at Ørnebregnen er dominerende; den hører til blandt de 10 mest almindelige planter i verden, og hvis man ser på hvor meget denne ene planteart dækker af jordens areal bliver man overrasket:

"I England og Skotland dækker Ørnebregnen omkring 6% af landarealet. Herhjemme er tallet mindre, men på verdensplan er det større. Ørnebregnen har ikke så store chancer i et så intensivt dyrket land som Danmark" fortæller Lars Holm Rasmussen.

Ørnebregnen vokser især på lysåbne naturarealer, som ligger ubenyttede hen, det kan for eksempel være lysninger i skove eller på heder og overdrev.

Præstø Fed. Heden, somellersmindede meget om hederne i Vestjylland, er vokset til i Ørnebregner, der nu dominerer området totalt. Strandegård Gods og Storstrøms Amt forsøger i øjeblikket at genskabe Heden ved at bekæmpe bregnerne mekanisk (slåning). Foto: LHR.

Skovdyrkere kender den nok mest som en besværlig plante, for den kan gøre skovrejsning meget vanskelig. Ørnebregnen vokser nemlig hurtigt, og gør det næsten umuligt for de langsomt voksende træer at komme til.

Toksin i store mængder

Rent kemisk er ptaquilosid et såkaldt sesquiterpent glykosid. Stoffet findes i store mængder i planterne; op til 1,5% af en plantes tørvægt er ptaquilosid, og det må siges at være meget.

Hvis Ørnebregnen dækker store arealer kan der blive tale om store mængder toksin. Hans Christian B. Hansen forsøger at sætte toksinmængden lidt i perspektiv:

"En landmand, som bruger et insekticid på sine afgrøder, vil måske dosere 100-200 g/ha, men Ørnebregnens ptaquilosid-produktion kan komme helt op på 50 kg/ha, så det er altså meget større mængder."

Ptaquilosid er kræftfremkaldende
"Man har altid vist, at Ørnebregner er giftige, for kreaturer og får bliver syge af at spise dem. Køer kan dø på grund af akut Ørnebregneforgiftning. Får kan også dø akut af det, men de bliver typisk blinde, da ptaquilosid går ind og ødelægger nervecellerne i øjnene," fortæller Lars Holm Rasmussen.

"Køer kan få forskellige former for cancer; i munden og ned igennem spiserøret til den øvre del af maven, men især også i urinblæren, hvor der dannes tumorer efter få år. Det sker typisk, når køerne kun æder mindre mængder bregner, og dermed kun får en sublethal (ikke akut dødelig) dosis" siger han, og forklarer hvorfor ptaquilosid virker forskelligt på forskellige dyr:

"Ptaquilosid skal aktiveres før det bliver giftigt; ved neutral pH er det ikke giftigt, men når pH sænkes aktiveres stoffet. Grunden til at ptaquilosid virker forskelligt på forskellige dyr er, at pH er forskellig i forskellige organismers fordøjelsessystemer. Det er pH-forholdene i fordøjelsesorganerne og urinblæren, hos de forskellige dyr, der bestemmer, hvor canceren slår til".

I Japan bliver blade af Ørnebregner spist af landbefolkningen som en del af den traditionelle kost.

De spiser de helt unge skud, de såkaldte ’bispestave’, som efter sigende smager som en mellemting af vanille og marcipan. Desværre er Ørnebregneindtaget i Japan korreleret med antallet af mavekræfttilfælde, og man kan derfor undre sig over, at de stadig tør spise planten.

Ikke alle planter er giftige

At japanere overhovedet tør spise Ørnebregner skyldes måske, at det ikke er alle planter, der er giftige. Det har Lars Holm Rasmussen blandt andet fundet ud af i løbet af sit ph.d.-studium:

"Jeg har lavet en undersøgelse af ptaquilosid-indholdet i Ørnebregner på 270 lokaliteter i New Zealand. Formålet var at se, om det korrelerede med kvægsygdommen Bovin Enzootisk Hæmaturi, som er den sygdom, der giver tumorer i urinblæren. Jeg fandt ud af, at kun 15% af de bevoksninger jeg undersøgte, havde ptaquilosid i sig – resten havde overhovedet ikke. Ptaquilosid-forekomsten var klart korreleret med forekomsten af kvægsygdommen. At det ikke er alle Ørnebregnerne, der producerer ptaquilosid, skyldes måske genetiske forskelle. Man kan måske sige, at der findes en ptaquilosid-genotype."

Unge Ørnebregner ved Sorø. Disseplanter er 10-15 dage gamle. Det er de helt unge skud, som anvendes til føde i Japan (mærkerne på landmålerstokken er 20 cm lange).

"Jeg har også lavet en mindre undersøgelse af ptaquilosid-indholdet i danske Ørnebregnebevoksninger. Jeg besøgte 27 bevoksninger, og jeg fandt ptaquilosid i alle sammen. På 20 af disse bevoksninger har jeg prøvet at undersøge, hvad ptaquilosidproduktionen afhang af," fortætter Lars Hom Rasmussen og fortsætter:

"Jeg målte forskellige parametre; for eksempel jordens pH-værdi, indholdet af organisk stof i jorden, hvordan Ørnebregnen groede (om det var i en lysning i skov, på friland, om den blev bekæmpet). Jeg fandt ud af, at ptaquilosidindholdet især afhang af lysforholdene; indholdet var størst ved mindst lys. Det er en form for økologisk stress, som jeg har fortolket det. Jo mere stresset planten er, des større mængde ptaquilosid producerer den.".

Ptaquilosid er meget vandopløseligt

Et af de helt store spørgsmål i Ørnebregne-projektet har været om ptaquilosid kan spores i Ørnebregnens omgivende miljø. Det har Lars Holm Rasmussen lavet en undersøgelse af, og resultatet kom som en stor overraskelse for de to forskere:

"På 20 forskellige danske lokaliteter undersøgte jeg indholdet af ptaquilosid i Ørnebregnens blade, indholdet i de gamle visne blade (det øverste lag i skovbunden) og indholdet i jorden lige nedenunder (de øverste 20 cm). Formålet var at undersøge om ptaquilosid kan udvaskes fra planterne, og om man kan måle det i jord. Og det kan man! Vi har faktisk fundet ptaquilosid i alle prøver" fortæller Lars Holm Rasmussen og fortsætter:

"I øjeblikket er jeg ved at lave nogle såkaldte jordsorptions-forsøg, for at undersøge hvordan ptaquilosid binder sig til jord, og der er problemet nærmest, at det slet ikke binder sig til jorden."

Hans Christian B. Hansen supplerer:

"Det er første gang, at vi har haft fat i et stof, som nærmest ikke bindes til jorden. Det er meget vandopløseligt. Det opfører sig nærmest som nitrat, tror jeg nok vi kan sige. Nitrat bindes jo slet ikke til jorden. Det vaskes lige direkte ud, uden forsinkelse. Langt de fleste forurenende stoffer, for eksempel pesticider, PAH’er, PCB, DDT, bindes derimod meget stærkt til jorden."

Forskerne kan altså konkludere, at ptaquilosid er et mobilt stof, da det udvaskes let fra planterne, og at stoffet tilmed bindes meget dårligt til jorden. Dermed er der ikke langt til at formode, at ptaquilosid kan bane sig vej ned til grundvandet.

Måling i jordvæske

Det er et meget stort og kostbart projekt at udføre grundvandsundersøgelser, og det har de to forskere ikke haft mulighed for endnu. Men ved en ren tilfældighed fik de mulighed for at undersøge jordvæske fra 90 cm’s dybde:

"Forskningscenter for Skov og Landskab lavede et forsøg med juletræer, hvor de ville undersøge forskellige behandlingsformer. Forsøget havde intet med Ørnebregner at gøre, men der skete det, for mig heldige, at deres ukrudtsforsøg groede fuldstændig til i Ørnebregner" fortæller Lars Holm Rasmussen med et smil.

Juletræsforskerne havde sat såkaldte sugeceller ud på alle deres forsøgsmarker. Sugeceller er en slags porøse kopper, som sættes ned i jorden, og som, ved hjælp af en pumpe, suger vandet fra jorden.

"Jeg fik jordvæsken fra deres forsøg, for at se om jeg kunne finde ptaquilosid. Og det kunne jeg! Den højeste koncentration var på 7 m g/l. Til sammenligning er grænseværdien for de enkelte pesticider i drikkevand sat til 0,1 m g/l. Jordvæsken er jo ikke drikkevand endnu, men det kan give et indtryk af størrelsesforholdet, for når først et pesticid er kommet igennem de første 90 cm, så ændres koncentrationen nok ikke meget" siger Lars Holm Rasmussen.

Spis aldrig Ørnebregnens jordstængler i september!

Ørnebregnens rhizomer (jordstængler) er meget rige på stivelse, og mange steder i verden har de været, og bliver stadig, brugt som en del af kosten.

De kan enten spises direkte, de kan ristes, eller man kan male dem og bage brød af melet.

For maorierne, den oprindelige befolkning i New Zealand, har rhizomerne været en vigtig del af kosten. Lars Holm Rasmussen er gået lidt i dybden med den antropologiske og historiske litteratur om emnet, og har ikke kunnet finde nogen evidens for, at folk, der har spist rhizomerne, er blevet syge. Og det lader til, at han nu har fundet forklaringen på fænomenet:

"Jeg har undersøgt, hvor meget ptaquilosidindholdet i bladene og rhizomerne varierer over et helt år. Hvis man ser på bladene, så kan man undersøge det på flere måder. Man kan for eksempel gå ud og måle koncentrationen i et gram tørstof af planten. Hvis man gør det på den måde, så har man den højeste koncentration, lige når planten kommer op af jorden; så er de mest giftige."

"En anden måde at gøre det på er at udregne koncentrationen pr. kvadratmeter i den samlede Ørnebregne-biomasse, og så er der nærmest ingen forskel over året. Så man kan altså sige, at der er en fortyndingseffekt: til at starte med er der en hel masse ptaquilosid i den lille plante, men efterhånden som den vokser sig større, så bliver stoffet fortyndet i hele planten."

"Hvis man ser på rhizomerne, så er billedet helt anderledes. Planten er flerårig, og det lader til, at indholdet af ptaquilosid i rhizomerne er næsten lig nul det meste af året, lige indtil september, hvor der pludselig kommer en stor stigning. Det skyldes, at toksinet i bladene bevæger sig ned i rodsystemet i september, når bladene dør. Derefter falder ptaquilosid-indholdet igen – formentlig fordi det bliver nedbrudt i rhizomerne."

Når maorierne ikke bliver syge af at spise Ørnebregnens rhizomer, er det altså formentlig fordi de har lært, at de ikke skal spise dem i slutningen af vækstsæsonen, eller fordi de har spist rhizomer fra bevoksninger, hvor der ikke var ptaquilosid i bregnen.

Japanere, som derimod ynder at spise de helt unge skud af Ørnebregne, bliver syge fordi de spiser bladene på det tidspunkt af året, hvor de er allermest giftige!

Kontroversielle forskningsresultater

Ptaquilosid er bare ét af naturens egne giftstoffer; der findes utallige andre organismer, som også producerer toksiner. Måske er de ikke alle lige så mobile og vandopløselige, som Lars Holm Rasmussen og Hans Christian B. Hansen har vist, at ptaquilosid er. Men, at der er et problem, som vi fremover bliver nødt til at forholde os til, er sikkert.

De to forskere ved godt, at deres resultater er kontroversielle, og at de måske kan medvirke til at påvirke debatten om pesticider og genmodificerede organismer:

"Vi synes, at det er relevant at forske i de naturlige toksiner af flere årsager. Dels for at sætte det lidt i perspektiv til de menneskeproducerede kemikalier; når vi sammenligner med pesticider, skal vi så tage de naturlige toksiner alvorligt? Eller er der ikke noget i det? Hvis det er alvorligt, så må det jo få en betydning for, hvordan vi forvalter vore naturarealer," siger Han Christian B. Hanse og fortsætter:

"Og så er der også perspektivet omkring de genmodificerede organismer – i nogle tilfælde vil man gerne have, at en plante bliver resistent, eller får et bedre forsvar over for insekter eller svampe, og det får den i mange tilfælde ved, at den har nogle af de her toksiske stoffer i sig, som slår insekter ihjel, eller som kan udgøre et forsvar mod et svampeangreb."

"Hvis man flytter gener, som koder for toksiner, så får vi jo en endnu større produktion af de her stoffer ude på marken. Gør det så en forskel, om det er en landmand, der kører med en sprøjte, eller om det er planten, der har fået indsat et gen, som gør at den selv producerer ’pesticiderne’ ude i felten?" spørger Hans Christian B. Hansen retorisk.

Det er en politisk diskussion, vi er på vej ud i, så Lars Holm Rasmussen runder af med nogle mere konkrete tanker:

"Et af mine budskaber er, at man, som landmand, skovbruger eller naturforvalter, skal tænke over hvad man gør. Ørnebregnens voldsomme fremmarch er jo ikke et naturligt fænomen. Grunden til at den typisk kommer er, at vi mennesker går ud og rydder et stykke skov, og så vil Ørnebregnen, hvis den ikke holdes nede, komme til at dominere, som den gør."

"Historisk set er det en plante, som kommer naturligt, hvis der har været en skovbrand eller stormfald. Så vil der komme en lille lysning, hvor bregnen vil dominere i nogle år, hvorefter det bliver til skov igen. Men i moderne tider, med skovrydninger over hele verden, får man altså spredt levemulighederne for Ørnebregnen, og det er ikke naturligt!"

"Det er også på den måde, at den opstod i Skotland – tidligere var der fyrreskov, som blev ryddet totalt for meget lang tid siden. De ryddede områder blev græsset, først af køer, og siden af får, men i slutningen af 1800-tallet og i første halvdel af 1900-tallet begyndte det at være økonomisk urentabelt. Så man holdt op med at drive fårebruget i bjergegnene i England, Skotland og Wales," siger han og afslutter:

"Og dermed har man fået de ideelle forhold for Ørnebregnen. Den har bredt sig kraftigt, og er vanskelig at bekæmpe på grund af topografien i området, og især også på grund af at arbejdslønningerne er blevet så høje. Tidligere slog man den jo manuelt eller med diverse hestetrukne redskaber, men det kan ikke lade sig gøre med dagens lønninger. Så det er en marginaljords-problematik i England, Skotland og Wales, mens det i ulandene er et problem som følge af manglende ressourcer hos de folk der driver landbruget."