https://frosthead.com

Jak vědci používají klimatické modely k předpovídání ohnisek nemoci způsobené komárem

Jen málo přírodních jevů představuje pro člověka větší hrozbu než roj moskytů vybuchující ze shluku vajíček uložených v půdě. Tyto krvežíznivé hrozby mohou nést celou řadu nemocí, jako jsou Zika, West Nile a malárie, což z komárů činí nejsmrtelnější zvířata na světě.

Nemoci přenášené komáry ohrožují miliardy lidí, a zatímco nemoci se liší v biologii a geografii, většina, pokud ne všechna, je zhoršena změnou klimatu. Vědci předpovídají, že oteplovací svět pozve šíření více komárů a více nemocí, což v příštích 60 letech ohrožuje miliardu lidí. Dlouhodobé předpovědi je však obtížné jednat a odborníci v oblasti veřejného zdraví se domnívají, že krátkodobé předpovědi by mohly lépe spustit programy, které by zachránily životy lidí dnes.

Za posledních 20 let vědci studující vzorce počasí shromáždili dohromady, jak data v reálném čase mohou pomoci předpovědět ohniska nákazy komárů týdny nebo dokonce měsíce předtím, než se hmyz vynoří ze země. Tyto nástroje mohou poskytnout mechanismus, který zabrání milionům úmrtí, sledování monzunů a dalších dešťových cyklů k předpovědi událostí vylíhnutí komárů.

"Myslím, že tyto problémy jsou nepopiratelné, " říká Juli Trtanj, podnebí a zdraví vedou v Národní správě oceánů a atmosfér (NOAA). Vyšší teploty, častější období sucha, ničivé požáry a silné hurikány mají významné důsledky pro veřejné zdraví - a sezónní narození milionů komárů vázaných na povětrnostní vzorce je pravděpodobně největším rizikem pro veřejné zdraví ze všech. "Faktem je, že to můžeme pozorovat." Můžeme to předvídat. A musíme s tím něco udělat. “

Ohniska se mohou objevit v mrknutí oka. Virus Zika, který nesli komáři Aedes aegypti, infikoval v roce 2015 pouze milion lidí. Každoroční ohniska oslabujícího viru chikungunya často postihují také miliony lidí. Ve východní Africe ohrožují různé druhy komárů Aedes ( Aedes mcintoshi a Aedes ochraceus ) sezónní ohniska horečky Rift Valley Fever (RFV).

Ke konci období dešťů položili tito komáři vejce do mělkých travnatých porostů nebo dam. Když měsíce následujícího roku zaplaví oblast silný déšť, začnou se tato vejce líhnout v dávkách, přičemž se udržuje konstantní proud milionů potenciálních nositelů nemocí.

Narodil se komár Larvy komárů ( Culex pipiens ). (DeAgostini / Getty Images)

Podle Assaf Anyamby, výzkumného pracovníka v divizi věd o Zemi NASA, mají propuknutím řízené srážky jeden primární viník: klimatický model El Niño. V roce 1997 začala Anyamba studovat, jak by mohl teplý cyklus El Niño (a chladný cyklus La Niña) souviset s nárůsty nemocí přenášených komáry.

On a jeho tým - spolupráce včetně NASA, NOAA, ministerstva obrany a ministerstva zemědělství - shromáždili hory dat. Sledovali povrchové teploty na zemi a na moři, sledovali očekávané klimatické vzorce a pozorování počasí a pro výpočet srážek použili satelitní snímky (zářivá zelená vegetace je jasným znakem dobře napojené půdy). Všechny tyto metriky byly zkompilovány do jediného nástroje, který mohl určit oblasti ohrožené ohniskem horečky Rift Valley Fever. V roce 2006 provedl RVF Monitor první předpověď.

"Nic takového se nikdy předtím nepokusilo, jen jít na končetinu a vydat předpověď, " říká Anyamba. Na základě detekce silných podmínek El Niño v tomto nástroji vydaly Spojené státy v září 2006 zemím východní Afriky varování před vysokým rizikem RVF. „Bylo to od nás velmi odvážné prohlášení, ale mysleli jsme si, že se na něco chystáme. “

Jak se ukázalo, byli na něco. V listopadu téhož roku vědci v regionu virus potvrdili. Nástroj týmu úspěšně předpovídal nemoc měsíce před jejím objevením. Anyamba připisuje část úspěchu solidní vědě a druhou část silným mezinárodním vztahům. Regionální vlády a mezinárodní společenství mobilizovaly prostředky na záchranu života dva měsíce předtím, než by jinak reagovaly na blížící se ohnisko.

Dešťová mapa Mapa zobrazující regiony s neobvykle vysokou (modrou) nebo nízkou (červenou) srážkou. Vysoké srážky jsou spojeny s vysokým rizikem RVF. Sucho je spojeno s rizikem horečky dengue, Zika a chikungunya. (Assaf Anyamba a kol. / Nature Scientific Reports 9.1930 (2019))

Výzkumná skupina pokračovala v zdokonalování nástroje pro predikci komárů, zatímco mezinárodní vztahy ve světě veřejného zdraví se dále rozvíjely. Anyamba říká, že předpověď z roku 2006 byla úspěšným „důkazem konceptu“, ale že měli zaměřené cíle v celosvětovém měřítku.

V letech 2014 a 2015 tým zjistil, co by se od roku 1950 stalo jedním ze tří nejsilnějších systémů El Niño. Vydávaly varování po celém světě a upozorňovaly na poplach na nemoci, jako je malárie v Bangladéši, RVF ve východní Africe a dengue a Zika v Brazílii ( kde vysoké teploty a sucha způsobené El Niño na západní polokouli mohou způsobit vzplanutí).

Pro RVF se sešlo sedm agentur, aby vydaly vůbec první „oznámení o nově se objevujících zdravotních rizicích“ založené na novém modelu. "Pokud to uděláme správně, nikdo nebude slyšet o vypuknutí horečky horolezecké horečky v roce 2016, protože tam nebude, " řekl v té době Trtanj.

Dambos zaplavil. Objevili se komáři. Ve východní Africe však byli lidé a hospodářská zvířata ušetřeni. Podle Anyamby byly vlády pro očkování zvířat a dosah. "Vzali zprávu vážně, " říká. "To vám řekne, co se může stát, když byrokracie včas přijme informace."

Na západě bylo v Nigeru detekováno 105 případů RVF, což mělo za následek 28 úmrtí. Rozdíly v prevenci chorob jsou pravděpodobně způsobeny odlišnými vládními zdroji a reakcemi.

Ovce Ovce na farmě v Ruiru poblíž Nairobi v Keni. V roce 2007 pomohl klimatický model předpovídat vypuknutí RVF, ale lidé a hospodářská zvířata byli stále postiženi. V roce 2016 tento model pomohl tomuto ohnisku zcela zabránit. (Ken Linthicum a Assaf Anyamba)

Trtanj zdůrazňuje význam mezinárodních partnerství. "Jde o budování důvěry, " říká. Důvěra ve vědu je jedna věc, ale trvá roky, než se rozvinou základní institucionální vztahy potřebné k přeměně vědy v činy. Veřejné vzdělávací kampaně mohou být také zásadní. V Keni financovala WHO rozhlasové vysílání, které varovalo místní obyvatelstvo a varovalo před masem z nemocných zvířat. Přesto věří, že neustálé sledování nemocí a hlášení lze zlepšit.

Podle Světové zdravotnické organizace je více než polovině ze 7, 5 miliard lidí na světě ohroženo chorobami přenášenými komáry. Mnoho z těchto nemocí zahrnuje stejný rod komárů. Anyamba i Trtanj počítají s využitím klimatu ke zmírnění této obrovské globální zátěže.

"Celá myšlenka zde není ve skutečnosti, že budete schopni nemoc zcela eliminovat, " říká Anyamba. "Ale v podstatě je schopen spravovat a minimalizovat."

Za poslední tři roky se tým Anyamby zaměřil na předpovídání nemocí z komárů Aedes aegypti, které přenášejí Zika, dengue a chikungunya. Používají umělou inteligenci k absorpci dat ze satelitních snímků, pozorování klimatu a počasí, hustoty obyvatelstva a hlášení o vypuknutí v reálném čase - to vše k určení oblastí, u nichž existuje riziko výskytu chikungunya. Aplikace s názvem CHIKRisk je vyvíjena ve spolupráci s DoD's Defense Threat Reduction Agency pro veřejné vydání koncem tohoto roku.

"S údaji, pozorováním a modelováním, které máme na světě, není důvod, abychom byli ohromeni propuknutím choroby, " říká Trtanj. "Měli bychom to vědět lépe." Můžeme dělat lépe. Neměli bychom být stále chyceni na nohou. “

Jak vědci používají klimatické modely k předpovídání ohnisek nemoci způsobené komárem