https://frosthead.com

Kako znanstveniki uporabljajo podnebne modele za napovedovanje izbruhov bolezni proti komarjem

Manj naravnih pojavov predstavlja večjo nevarnost za človeka kot roj komarjev, ki izbruhnejo iz gruče jajc, vloženih v tla. Te krvoločne grožnje lahko prenašajo številne bolezni, kot so Zika, Zahodni Nil in malarija, zaradi česar so komarji najsmrtonosnejše živali na svetu.

Bolezni, ki jih prenašajo komarji, ogrožajo milijarde ljudi, in čeprav se bolezni v biologiji in geografiji razlikujejo, večino, če ne celo vse, poslabšajo podnebne spremembe. Znanstveniki napovedujejo, da bo segrevalni svet povabil širjenje več komarjev in več bolezni, ki bodo v naslednjih 60 letih grozile milijardo več ljudi. Toda dolgoročne napovedi so težko izvedljive in strokovnjaki za javno zdravje menijo, da bi kratkoročne napovedi lahko bolje spodbudile programe za reševanje življenj ljudi danes.

V zadnjih 20 letih so znanstveniki, ki preučujejo vremenske vzorce, skupaj zbrali, kako lahko podatki v realnem času pomagajo napovedati izbruhe bolezni, ki jih prenašajo komarji, tedne ali celo mesece, preden se žuželke pojavijo s tal. Ta orodja lahko nudijo mehanizem za preprečevanje milijonov smrti, sledenje monsunov in drugih dežnih ciklov za napovedovanje dogodkov izvalitve komarjev.

"Mislim, da so vprašanja nekako nesporna, " pravi Juli Trtanj, vodja podnebja in zdravja na Nacionalni upravi za oceano in atmosfero (NOAA). Toplejše temperature, pogostejše suše, uničujoči požari in močne orkane imajo pomembne posledice za javno zdravje - sezonsko rojstvo milijonov komarjev, navezanih na vremenske vzorce, pa je morda največje javno zdravstveno tveganje vseh. "Dejstvo je, da lahko to opazimo. Lahko ga napovemo. In v zvezi s tem moramo nekaj storiti. "

Izbruhi se lahko zgodijo na trenutek očesa. Virus Zika, ki ga prenašajo komarji Aedes aegypti, je samo v letu 2015 okužil več kot milijon ljudi. Letni izbruhi izčrpavajočega virusa chikungunya pogosto prizadenejo tudi milijone. V vzhodni Afriki različne vrste komarjev Aedes ( Aedes mcintoshi in Aedes ochraceus ) ogrožajo ljudi in živino s sezonskimi izbruhi vročinske doline (RFV).

Proti koncu deževne sezone ti komarji odlagajo svoja jajca v plitva travnata travnata območja ali dambe. Ko mesece močan dež naslednje leto poplavi območje, se ta jajca začnejo izvaliti v serijah, pri čemer ohranjajo konstanten tok milijonov potencialnih prenašalcev bolezni.

Komar se rodi Ličinke komarskih komarjev ( Culex pipiens ). (DeAgostini / Getty Images)

Za Assafa Anyambo, raziskovalca iz Nasinega oddelka za zemeljske vede, so izbruhi deževja glavni krivec: podnebni vzorec El Niño. Leta 1997 je Anyamba začela preučevati, kako se lahko topli cikel El Niño (in hladen cikel La Niña) nanaša na porast bolezni, ki jo prenašajo komarji.

On in njegova ekipa - v sodelovanju z NASA, NOAA, ministrstvom za obrambo in ministrstvom za kmetijstvo - so zbirali številne podatke. Spremljali so površinske temperature na kopnem in morju, sledili pričakovanim podnebnim vzorcem in vremenskim opazovanjem ter uporabili satelitske posnetke za izračun padavin (živahna zelena vegetacija je jasen znak dobro zalivane zemlje). Vse te meritve so bile sestavljene v enotno orodje, ki bi lahko določilo regije, ki jim grozi izbruh vročinske doline. Leta 2006 je Monitor RVF prvič napovedal.

"Nič takšnega še nikoli prej niso poskušali, samo da bi šli na ud in izdali napoved, " pravi Anyamba. Na podlagi tega orodja so septembra 2006 države vzhodnoafriške države opozorile na veliko tveganje za RVF. "To je bila zelo pogumna izjava, vendar smo mislili, da bomo na nečem. ”

Kot kaže, so bili na nečem. Do novembra istega leta so znanstveniki v regiji potrdili virus. Orodje ekipe je uspešno napovedovalo bolezen mesece, preden se je pojavila. Anyamba del uspeha pripisuje trdni znanosti, drugi del pa močnim mednarodnim odnosom. Regijske vlade in mednarodna skupnost sta dva meseca, preden bi se drugače odzvala na bližajoči se izbruh, zbrala reševalne vire.

Dežni zemljevid Zemljevid, ki prikazuje regije nenormalno visoke (modre) ali nizke (rdeče) padavine. Močne padavine so povezane z visokim tveganjem za RVF. Suša je povezana z nevarnostjo denge, Zika in chikungunya. (Assaf Anyamba idr. / Nature Scientific Reports 9.1930 (2019))

Raziskovalna skupina je še naprej izpopolnjevala svoje orodje za napovedovanje komarjev, medtem ko so se mednarodni odnosi v svetu javnega zdravja še bolj razvijali. Anyamba pravi, da je bila napoved za leto 2006 uspešen "dokaz koncepta", vendar so bili njihovi vidiki postavljeni v svetovnem merilu.

V letih 2014 in 2015 je ekipa odkrila, kaj bo postalo eden izmed treh najmočnejših sistemov El Niño po letu 1950. Svetovno so izdali opozorila, ki so sprožili alarm zaradi bolezni, kot so malarija v Bangladešu, RVF v vzhodni Afriki ter denga in Zika v Braziliji ( kjer lahko visoke temperature in suše, ki jih povzroči El Niño na zahodni polobli, sprožijo izbruhe).

Za RVF je sedem agencij skupaj izdalo prvo novo obvestilo o nevarnosti za zdravje po novem modelu. "Če to storimo pravilno, nihče ne bo slišal za izbruh vročinske doline v letu 2016, ker ga ne bo, " je takrat dejal Trtanj.

Dambosi so preplavili. Pojavile so se komarji. Toda ljudje in živina so bili prizaneseni v vzhodni Afriki. Po mnenju Anyambe so bile vlade dejavne glede cepljenja živali in dosežkov. "Sporočilo so jemali resno, " pravi. "To vam pove, ko birokracije pravočasno sprejmejo informacije, kaj se lahko zgodi."

Na zahodu so v Nigerju odkrili 105 primerov RVF, zaradi česar je bilo 28 smrti. Razlike v preprečevanju bolezni so verjetno posledica različnih vladnih virov in odzivov.

Ovce Ovce na kmetiji v mestu Ruiru pri Nairobiju v Keniji. Leta 2007 je podnebni model pomagal napovedati izbruh RVF, vendar so bili ljudje in živina še vedno prizadeti. Leta 2016 je model v celoti pomagal preprečiti izbruh. (Ken Linthicum in Assaf Anyamba)

Trtanj poudarja pomen mednarodnih partnerstev. "Gre za gradnjo zaupanja, " pravi. Zaupanje v znanost je ena stvar, vendar so potrebna leta, da se razvijejo bistveni institucionalni odnosi, ki so potrebni, da se znanost spremeni v delovanje. Javne izobraževalne kampanje so lahko tudi ključne. V Keniji je radio oddaja, ki jo je financirala WHO, opozorila lokalno prebivalstvo in previdno proti mesu bolne živine. Kljub temu verjamejo, da se lahko stalno nadzor nad boleznimi in poročanje o njih izboljša.

Po podatkih Svetovne zdravstvene organizacije več kot polovica 7, 5 milijard ljudi na svetu ogroža bolezni, ki jih prenašajo komarji. Mnoge od teh bolezni vključujejo isti rod komarjev. Tako Anyamba kot Trtanj predvidevata, da bo podnebje blažilo to ogromno globalno breme.

"Celotna ideja tukaj dejansko ni v tem, da boste lahko popolnoma odpravili bolezen, " pravi Anyamba. "Ampak v bistvu je mogoče upravljati in minimizirati."

Zadnja tri leta se je skupina Anyamba usmerila v napovedovanje bolezni komarjev Aedes aegypti, ki prenašajo Žiko, dengo in čikungunjo. Z umetno inteligenco črpajo podatke iz satelitskih posnetkov, podnebnih in vremenskih opazovanj, gostote prebivalstva in poročil o izbruhu v realnem času - vse za natančno določanje regij, ki jim grozi izbruh čikungunje. Aplikacija z imenom CHIKRisk se razvija v sodelovanju z DoD-ovo agencijo za zmanjševanje nevarnosti obrambnih groženj za javno objavo pozneje letos.

"V podatkih, zmogljivosti za opazovanje in modeliranje na svetu ni razloga, da smo še vedno presenečeni nad izbruhom bolezni, " pravi Trtanj. "Morali bi vedeti bolje. Lahko naredimo boljše. Še vedno nas ne bi smeli ujeti ravno. "

Kako znanstveniki uporabljajo podnebne modele za napovedovanje izbruhov bolezni proti komarjem