Çavdar Mahmuzu ve Ergotizm: Claviceps purpurea'nın Tarihi

“Aziz Antonius ateşi” adının peşine düşen biri önce bir ad karışıklığıyla karşılaşır. Bir tıp tarihi makalesine göre bu ad farklı dönemlerde ve ülkelerde üç ayrı hastalığa verilmiştir: zehirlenmeden kaynaklanan ergotizme ve bulaşıcı hastalıklar olan erizipel ile zonaya (Cervellin ve ark., 2020). Bu yazı o üçünden yalnız birinin, ergotizmin izini sürüyor: çavdarda yaşayan Claviceps purpurea mantarı, Avrupa'da bıraktığı salgın kayıtları, nedenin geç tanınması, alkaloit kimyasının çözülüşü ve tahılı temizleme çabaları.

Ortaçağ kayıtlarında bir salgın

Ergotizmin geçmişi uzun. Mikotoksin araştırmalarının tarihini özetleyen bir derlemeye göre çavdardaki Claviceps purpurea kaynaklı ergotizm muhtemelen 2000 yılı aşkın süredir biliniyor ve son bin yılda Avrupa'da binlerce insanın ölümüne yol açmıştır (Pitt ve ark., 2017). Ortaçağda çavdarın temel besin olduğu bölgelerde tuhaf bir salgının çok sayıda vakası kaydedilmiş; bu salgını anlatmak için genellikle iki ad kullanılmıştır: “Aziz Antonius ateşi” ve “kutsal ateş” (Grzybowski ve ark., 2021).

Aynı derlemeye göre insanların korunmak için dua ettiği aziz Büyük Antonius'tu (251-356) ve Aziz Antonius tarikatının keşişleri bu hastalarla ilgilenmede özel bir rol üstlenmişti (Grzybowski ve ark., 2021). Salgın resim sanatına da yansıdı; azizin tasvirlerindeki ateş hastalıkların yakıcı ağrısını simgeler (Cervellin ve ark., 2020). Tarihsel kayıtlarda zehirlenmenin iki ana klinik biçimi ayırt edilir, kangrenli ve kasılmalı; büyük salgınlarda ölüm oranının yüzde 10 ile 20 arasında bildirildiği aktarılır (Lee, 2009).

Mahmuzun bir mantar olduğu nasıl anlaşıldı

Bugünden bakınca sebep açık görünür, ama yüzyıllarca öyle değildi. Çavdar mahmuzu çağlardır bilinmesine rağmen 18. yüzyıla kadar doğası tanınmamış, çavdar bitkisinin bir parçası sayılmıştır (Grzybowski ve ark., 2021). Sonradan oturan tablo şöyle: mahmuz, birçok buğdaygili etkileyen ama çavdarda özellikle yıkıcı olan bir mantar hastalığıdır ve etkeni parazit Claviceps purpurea'dır (Lee, 2009).

Claviceps türleri genç ve çoğunlukla henüz döllenmemiş yumurtalıkları enfekte eder, tohumun yerine sklerot denen yoğun misel kütleleri oluşturur (Miedaner ve ark., 2015). Aynı derlemeye göre kışlık çavdarda bu hastalık Avrupa'da erken Ortaçağdan beri bilinmektedir (Miedaner ve ark., 2015). Zehirlenme çoğunlukla sklerot bulaşmış çavdardan yapılan ekmekle gerçekleşmiştir (Grzybowski ve ark., 2021). Sklerotu oluşturan ipliksi yapının nasıl uzayıp ağ kurduğunu hifa ve misel yazısında okuyabilirsiniz.

Kimyasal taraf daha uzun sürdü. 19. yüzyılın sonunda çavdar mahmuzu hâlâ “görkemli bir kimyasal karmaşa” olarak görülüyordu; bulmacanın parçaları ancak 1900'lerin başından sonra yerine oturmaya başladı (Lee, 2009).

Cinsin evrimi: Güney Amerika'dan dünyaya

Çavdar mahmuzu kalabalık bir cinsin üyesi. Claviceps, çiçeğin yumurtalığına yerleşen yaklaşık 60 uzman buğdaygil paraziti türünü kapsar; çok lokuslu soy ağacı ve moleküler tarihlendirmeyle yapılan çalışma cinsin Paleosen'de Güney Amerika'da ortaya çıktığını göstermiştir (Píchová ve ark., 2018). Aynı çalışmada ayrılan dört soy hattından üçünün konak yelpazesi dar, zehirliliği görece düşük bulunmuştur (Píchová ve ark., 2018).

C. purpurea'yı içeren Claviceps seksiyonu ise ayrışır: Kuzey Amerika kökenli bu soy bütün dünyaya yayılmış, buğdaygillerin tüm alt ailelerini ve sazları enfekte eder hâle gelmiş ve ergopeptinleri sentezleyen tek seksiyon olmuştur (Píchová ve ark., 2018). Yazarlar bu başarıyı, otçulları caydıran ve konakla koruyucu bir ortaklıkta rol oynayan yüksek toksin varlığıyla açıklar (Píchová ve ark., 2018).

Cinsin başka üyeleri de tarım tarihine girdi. Sorgumda C. africana, inci darısında C. fusiformis özellikle önem taşır; bu iki bitkide sorun, konağın duyarlılığını artıran hibrit tohum teknolojisine geçilmesiyle büyümüştür (Miedaner ve ark., 2015). Tahıllara saldıran bambaşka bir soyun öyküsü pas mantarları ve buğday yazısında.

Ergolin halkası: alkaloitlerin kimyası

Salgınların arkasındaki ergot alkaloitlerinin ortak noktası dört halkalı ergolin iskeletidir; yapısal özelliklerine göre basit amit türevleri, peptit benzeri amit türevleri ve klavin alkaloitleri olarak üç sınıfa ayrılırlar (Wallwey ve ark., 2011). Üretici listesi Claviceps ile sınırlı değil: bu alkaloitler iki mantar takımında ve üç yüksek bitki familyasında tanımlanmış, mantarlarda başlıca üreticiler olarak hepsi askomiset olan Claviceps, Penicillium ve Aspergillus öne çıkmıştır (Wallwey ve ark., 2011).

Genetik taraf 1990'ların sonunda açıldı. Biyosentezin özgül ilk basamağını yürüten dimetilalliltriptofan sentazı kodlayan cpd1 geni, kültürde alkaloit üreten bir C. purpurea suşundan klonlanmış; yazarlara göre bu, büyük olasılıkla yolağın bir enzim basamağı için klonlanan ilk C. purpurea geniydi (Tudzynski ve ark., 1999). Hemen yanında peptit kısmını birleştiren büyük bir peptit sentetaz geni bulunmuş ve genlerin bir kısmının kümelendiği sonucuna varılmıştır (Tudzynski ve ark., 1999).

2011'e gelindiğinde bu tür gen kümeleri, gen klonlama ve genom madenciliğiyle sekiz ya da daha fazla askomiset türünde tanımlanmış, yapı genlerinin çoğu gen inaktivasyonu ya da protein karakterizasyonuyla belirli tepkime basamaklarına bağlanmıştı (Wallwey ve ark., 2011). Mantar genomunda birlikte duran bu genlerin genel mantığı sekonder metabolit gen kümeleri yazısında.

Değirmen, ayıklama ve mevzuat

Ergotizm 20. yüzyılda da kaybolmadı; 1900 sonrasındaki salgınları toplayan derlemeye göre yaygınlığı, özellikle mevzuat ve öğütme tekniklerindeki ilerlemeler sayesinde azalmıştır (Belser-Ehrlich ve ark., 2013). Aynı derlemede insanlarda yakın dönem salgınları 1975'te Hindistan'da, 1977 ve 2001'de Etiyopya'da, düşük gelirli topluluklarda kaydedilmiştir (Belser-Ehrlich ve ark., 2013). Sığırlardaki salgınlar ise 1987'de Avustralya'dan 1999'da Brezilya'ya uzanır ve yazarlara göre ekonomik gelişmişlikle sınırlı görünmez (Belser-Ehrlich ve ark., 2013).

Tarladan sofraya uzanan yolda iki kontrol hattı var. Birincisi tahılın kendisi: pazarlanan tahıldaki sklerot oranı birçok ülkede sıkı biçimde düzenlenir, sklerotların fotosellerle ayıklanması ise pahalı ve zaman alıcıdır (Miedaner ve ark., 2015). İkincisi bitki ıslahı: enfeksiyonu azaltan özellikler arasında tepeciğin hemen tozlanması, kapalı çiçeklenme (kleistogami) ve fizyolojik direnç sayılır (Miedaner ve ark., 2015).

Bu tarihi okurken

Buradaki bilgiler tarih ve biyoloji kayıtlarına dayanır; bir gıda güvenliği rehberi değildir, tahıldaki kirleticilerin denetimi gıda mevzuatının işidir. Hindi yavrularındaki gizemli bir hastalıkla başlayan başka bir toksin öyküsünü aflatoksinin keşfi yazısı anlatıyor; küf ile mantar ayrımı ve mikotoksinlerin genel çerçevesi küf nedir yazısında.

Bilimsel referanslar

Belser-Ehrlich, S. et al. (2013). Human and cattle ergotism since 1900: symptoms, outbreaks, and regulations. Toxicol Ind Health, 29(4), 307-16. PMID 22903169. DOI 10.1177/0748233711432570.

Cervellin, G. et al. (2020). One holy man, one eponym, three distinct diseases. St. Anthony's fire revisited. Acta Biomed, 92(1), e2021008. PMID 33682839. DOI 10.23750/abm.v92i1.9015.

Grzybowski, A. et al. (2021). Ergotism and Saint Anthony's fire. Clin Dermatol, 39(6), 1088-1094. PMID 34920829. DOI 10.1016/j.clindermatol.2021.07.009.

Lee, M.R. (2009). The history of ergot of rye (Claviceps purpurea) I: from antiquity to 1900. J R Coll Physicians Edinb, 39(2), 179-84. PMID 19847980. DOI 10.1177/1478271520093902021.

Miedaner, T. et al. (2015). Biology, genetics, and management of ergot (Claviceps spp.) in rye, sorghum, and pearl millet. Toxins (Basel), 7(3), 659-78. PMID 25723323. DOI 10.3390/toxins7030659.

Píchová, K. et al. (2018). Evolutionary history of ergot with a new infrageneric classification (Hypocreales: Clavicipitaceae: Claviceps). Mol Phylogenet Evol, 123, 73-87. PMID 29481949. DOI 10.1016/j.ympev.2018.02.013.

Pitt, J.I. et al. (2017). A Concise History of Mycotoxin Research. J Agric Food Chem, 65(33), 7021-7033. PMID 27960261. DOI 10.1021/acs.jafc.6b04494.

Tudzynski, P. et al. (1999). Evidence for an ergot alkaloid gene cluster in Claviceps purpurea. Mol Gen Genet, 261(1), 133-41. PMID 10071219. DOI 10.1007/s004380050950.

Wallwey, C. et al. (2011). Ergot alkaloids: structure diversity, biosynthetic gene clusters and functional proof of biosynthetic genes. Nat Prod Rep, 28(3), 496-510. PMID 21186384. DOI 10.1039/c0np00060d.

Bu içerik bilgilendirme amaçlıdır, tıbbi tavsiye niteliği taşımaz. Herhangi bir sağlık kararı almadan önce hekiminize danışınız. Fonksiyonel mantarlar ilaç değildir ve hastalıkların tedavisinde kullanılamaz.

Atıf yapılan kaynak: 9  |  Yöntem: Editöryel Politika  |  Referanslar: Bibliyografya