Могут ли летучие мыши «сказать нам», когда и где Эбола ударит в следующий раз?
Новое исследование предполагает, что мы сможем предвидеть, когда и где произойдет следующая вспышка Эболы, если внимательно рассмотрим модели миграции летучих мышей.
Эбола - смертельный и очень заразный вирус, который был впервые обнаружен в Западной Африке в 1976 году. Естественным хозяином вируса считаются плодовые летучие мыши.
Хотя большинство смертоносных вспышек произошло в африканских странах, последний кризис Эболы, который произошел в период с 2014 по 2016 год, распространился на весь остальной мир, включая Соединенные Штаты.
В США зарегистрировано четыре случая, один из которых закончился летальным исходом.
В этом контексте прогнозирование времени и места следующей вспышки Эболы может оказаться особенно полезным для ее предотвращения. Вот почему исследователи решили создать структуру моделирования, которая может помочь нам предвидеть такое событие в будущем.
Новое исследование было проведено Хавьером Бусетой, доцентом биоинженерии, Паоло Боккини, адъюнкт-профессором гражданской и экологической инженерии, и докторантом Грациано Фиорилло - все они связаны с Университетом Лихай в Вифлееме, штат Пенсильвания.
Они выдвинули гипотезу, что, поскольку летучие мыши являются носителями вируса, отслеживание их миграционных паттернов может помочь создать основу для прогнозирования.
Результаты их исследований опубликованы в журнале. Научные отчеты.
Создание математической модели Эболы
Для создания структуры Бусета и его команда использовали спутниковую информацию и выборку параметров. Исследователи загрузили эту информацию в компьютерный алгоритм или модель, которая была создана для прогнозирования условий, в которых поведение летучих мышей соотносится со вспышками лихорадки Эбола.
Данные, введенные в алгоритм, включали показатели рождаемости и смертности летучих мышей, скорость, с которой они заразились вирусом, и сколько времени им потребовалось, чтобы выздороветь.
Кроме того, для прогнозирования пиков заражения летучими мышами в конкретном регионе модель включала информацию о том, когда и где летучие мыши мигрировали, сезонных изменениях, а также о наличии пищи и убежища.
Исследователи также должны были учитывать экологическую информацию; с этой целью они использовали Google Earth Engine для получения информации из одной из баз данных НАСА.
Боккини подробно описывает процедуры, которые они использовали, говоря: «Нам нужно было изучить случайные колебания доступных ресурсов по всему африканскому континенту с высоким разрешением; это была огромная вычислительная и вероятностная проблема ».
«Мы осознали, что с математической точки зрения, - продолжает он, - проблема похожа на случайное распространение сейсмических волн в регионе, подверженном землетрясениям, и мы могли адаптировать наши инструменты».
После учета таких факторов, как влажность и температура, исследователи смогли «затем спрогнозировать концентрацию зараженных летучих мышей, которую можно было бы ожидать в этих конкретных условиях», - объясняет Бусета.
Модель точно предсказывает вспышку Эболы
Эпидемия лихорадки Эбола в 2014–2016 годах началась с случая с двухлетним ребенком в Мелианду, деревне в Гвинее, Западная Африка.
Однако штамм вируса, заразившего ребенка, возник в Демократической Республике Конго, которая находится в тысячах миль от Мелианду.
Используя структуру, разработанную Бусетой и командой, исследователи смогли «задним числом» предсказать «пик заражения в Мелианду […] в те месяцы, когда началась вспышка». Они сочли свои выводы «замечательными».
Однако, когда команда применила аналогичные данные из другого места, которое находилось в 400 километрах от Мелианду и имел другой климат, результаты не показали пика заражения в этот период.
«В нашей модели, - продолжает Бусета, - появление вспышек тесно связано с колебаниями условий окружающей среды, которые влияют как на характер миграции летучих мышей, так и на уровень инфицирования».
«Такие данные, - добавляет он, - убедительно свидетельствуют о том, что факторы окружающей среды играют ключевую роль в распространении вируса Эбола среди летучих мышей».
Ученые надеются, что их модель поможет предсказать и предотвратить не только вспышки Эболы, но и другие вирусы, передающиеся от животных человеку.
