气候变化驱动动物病扩展

气候变化正在扩展多传染病范围特别是向量传播疾病类登革热或疟疾等正在进步动物病风险预测需要同时考虑生物和非生物因素。贞德M博士公平和她在美国新墨西哥州LosAlamos国家实验室的同事正在开拓多科方法解决问题通过综合数学和计算机科学知识生物学生态学和其他学科团队正在开发新策略,以高性能计算法预测大陆级矢量传播疾病

气候正在变换随地球热量上升 曾闭塞于温暖纬度的传染病 正在慢慢扩展范围特别是动物疾病-从非人类动物传播到人类-正在利用气候变化提供范围更广的分布一组动物寄生病原体对人体健康构成越来越大的风险

生态中矢量指向另一生物传播并传播传染病的任何生物最优例子就是蚊虫,它可携带数种病原体,包括引起疟疾的寄生虫

动物疾病:加入点
向量传播疾病如疟疾复杂流行病学即方式 疾病发生,传播并持久疾病行为变化环境起伏不定,但也取决于主机、水库、向量和病原体之间的交互作用这对于科学家们提出了重大挑战 科学家们试图预测向量传播疾病传播的方式开发病媒传播疾病传播预测应对气候变化需要来自不同学科的专家协同工作。

Jeanne Fair博士和她的同事CarrieManore和Chongang Xu领导一个多科团队,目的是提高动物学疾病突发预测以应对气候变化LosAlamos国家实验室团队由计算机科学家、疾病生态学家、数学家、地球系统建模员和其他专家组成,研究高调疾病突发问题,包括流感、Zika和当前corona病毒(COVID-19)。团队联合开发新策略整合不同来源的信息,以产生传染病风险可靠预测

跟踪蚊子
蚊虫可能是最有名和最受研究的向量以及疟疾(由寄生虫引起),蚊虫可携带并传播登革热、日本脑炎和黄热病等严重疾病昆虫向量包括滴子、虫、沙蝇和跳蚤在全球范围,病媒传播疾病占所有传染病的17%以上,每年造成700 000多人死亡。2018年,据世界卫生组织统计,有2.28亿例疟疾和405 000例死亡

任何疾病风险预测都必须考虑到矢量生命周期举例说,蚊子的整个生命周期与环境相关联母蚊子在静水中产卵日复月,水生幼虫从鸡蛋中孵化并变成人蚊子水对蚊子生存至关重要蚊子和其他向量应对气候变化的方式并不总是显而易见的:它们复杂,有时反直觉性旱情可能会增加蚊子口量,热冬可能导致蚊虫北传播,因为他们全年生存

蚊子和其他向量应对气候变化的方式并不总是显而易见的:它们复杂,有时反直觉性

三种蚊子基因对多数蚊子传播传染病负责:友爱,异形并库列斯.异形蚊子对疟疾负责,而蚊子则对疟疾负责友爱带登革热、Zika和黄热病库列斯传输像日语脑炎研究发现所有三种类型的范围都已经增加 — — 所带疾病现在诊断出前所未闻之地

蚊子扩展范围后,还适应新条件研究者发现许多蚊子种类令人惊讶和担忧地能够适应不同环境Aedes算法举例说,它是除南极洲外每个大洲都发现的分布最广的蚊子显示该物种移位到新大陆后(一端与特定环境的关系,并包括它住在哪里、吃什么、复制什么等)。气候变迁可直接波及蚊子和其他向量范围, 人类行为也可间接和无意地增加蚊子群举例说,世界一些地区(如澳大利亚)旷日持久的干旱导致储水池增加 — — 即本地蚊子群完美繁殖场

预测疾病暴发
预测传染动物疾病传播有多重困难研究单次突发疾病可能比较复杂,因为多流数据必须分析:病例数、定时率、位置、天气和气候条件等正因如此LosAlamos国家实验室团队的多科方法对预测未来疾病暴发至关重要

流行病建模旨在绘制特定疾病风险图并预测未来暴发,允许脆弱人群接受警告并准备先前的研究显示,有时某些条件可以准确预测未来疾病风险雨温可提前数月预测病媒传播疾病风险流行病学家因此在模拟疾病风险时将这些因素考虑在内然而,由于专题的复杂性,迄今的研究侧重于特定区域的特定疾病,仅使用少数已知影响疾病风险的因素。

可使用地球系统模型描述气候和不同地球系统之间的关系,包括海洋、陆地、冰和生物系统科学家使用这些模型估计火山喷发和化石燃料能使用等自然和人类中心因素的影响现代地球系统模型甚至可以综合植物动态和生物地球化学循环等生物系统反馈地球系统模型为模拟动物病必备过程提供素材框架,包括水文学、植被和气候最理想使用这些模型帮助预测气候变化对动物病突发的影响

蚊子群响应短期和长期环境变化举例说,数字可以在一季内、两季间和几年内浮动预测疾病暴发需要同时考虑短期和长期因素。怀着这一思想,团队相信开发实用预测面临着三大挑战:

• 第一,重要大规模因素,包括植被、水源、温度和湿度以及人口密度和运动,必须列入任何模型中。
• 第二,未来人类人口和运动需要加以考虑,才能预测未来动物疾病风险
• 最后,研究人员需要一种方法查找、提取和分析来自多大全球源的数据

LosAlamos国家实验室团队的多科方法对预测未来疾病暴发至关重要

保持前一步
预测或预测未来已经存在:商业、经济学和科学大多数人可能每天检查天气预报预测病媒传播疾病风险难解不同于天气预报,即时数据从来无法获取 — — 外观观察当前天气是可能的,但现在无法精确测量蚊子口数。代用数据,如植被覆盖和水可用性,被用来估计蚊子口数。间接测量增加预测不确定性人类行为也可以阻抗预测人如何应对动物传染病威胁 — — 举例说,通过疫苗吸收、运动或信息共享 — — 能够影响感染率。人如何应对某些疾病状况知识也需要列入预测中

公平博士承认建模与任何其他类型预测一样有局限性预测未来可能的疾病暴发 — — 替代方法是猜想或静坐等待。由同事协作团队支持的多科方法希望允许社区为疾病突发做准备,无论是储存疫苗、新防疫方案或限制人或动物运动以这种方式,动物传病传播造成的危害可以有限化