Können Fledermäuse uns sagen, wann und wo Ebola als nächstes zuschlagen wird?
Neue Forschungsergebnisse deuten darauf hin, dass wir möglicherweise vorhersehen können, wann und wo der nächste Ebola-Ausbruch eintreten wird, wenn wir uns die Migrationsmuster von Fledermäusen genauer ansehen.
Ebola ist ein hochtödliches und hochinfektiöses Virus, das 1976 erstmals in Westafrika entdeckt wurde. Fruchtfledermäuse gelten als natürlicher Wirt des Virus.
Während die meisten tödlichen Ausbrüche in afrikanischen Ländern aufgetreten sind, breitete sich die letzte Ebola-Krise - die zwischen 2014 und 2016 stattfand - auf den Rest der Welt einschließlich der Vereinigten Staaten aus.
In den USA wurden vier Fälle registriert, von denen einer zum Tod führte.
In diesem Zusammenhang kann sich die Vorhersage von Zeitpunkt und Ort des nächsten Ebola-Ausbruchs als besonders nützlich erweisen, um ihn zu verhindern. Aus diesem Grund haben sich Forscher zum Ziel gesetzt, ein Modellierungsgerüst zu schaffen, das uns helfen kann, ein solches Ereignis in Zukunft vorauszusehen.
Die neue Studie wurde von Javier Buceta, einem außerordentlichen Professor für Bioingenieurwesen, Paolo Bocchini, einem außerordentlichen Professor für Bau- und Umweltingenieurwesen, und dem Postdoktoranden Graziano Fiorillo durchgeführt, die alle an die Lehigh University in Bethlehem, PA, angeschlossen sind.
Sie stellten die Hypothese auf, dass das Aufspüren ihrer Migrationsmuster, da Fledermäuse die Träger des Virus sind, dazu beitragen könnte, einen prädiktiven Rahmen zu schaffen.
Die Ergebnisse ihrer Forschung wurden in der Zeitschrift veröffentlicht Wissenschaftliche Berichte.
Erstellen eines mathematischen Modells von Ebola
Um das Framework zu erstellen, verwendeten Buceta und sein Team Satelliteninformationen und Parameterabtastung. Die Forscher gaben diese Informationen in einen Computeralgorithmus oder ein Computermodell ein, das erstellt wurde, um die Bedingungen vorherzusagen, unter denen das Verhalten der Fledermäuse mit Ebola-Ausbrüchen korreliert.
Zu den Daten, die in den Algorithmus eingespeist wurden, gehörten die Geburts- und Sterblichkeitsraten der Fledermäuse, die Rate, mit der sie mit dem Virus infiziert wurden, und wie lange sie für die Wiederherstellung gebraucht haben.
Um die Höhe der Fledermausinfektionen in einer bestimmten Region vorherzusagen, enthielt das Modell Informationen darüber, wann und wo die Fledermäuse migrierten, saisonale Veränderungen sowie die Verfügbarkeit von Futter und Unterkünften.
Die Forscher mussten auch Umweltinformationen berücksichtigen; Zu diesem Zweck verwendeten sie die Google Earth Engine, um Informationen aus einer der NASA-Datenbanken abzurufen.
Bocchini beschreibt die von ihnen verwendeten Verfahren detailliert und sagt: „Wir mussten die zufälligen Schwankungen der verfügbaren Ressourcen auf dem gesamten afrikanischen Kontinent mit hoher Auflösung untersuchen. Es war eine massive rechnerische und probabilistische Herausforderung. “
"Wir haben erkannt, dass das Problem aus mathematischer Sicht der zufälligen Ausbreitung seismischer Wellen in einer erdbebengefährdeten Region ähnelt, und wir könnten unsere Werkzeuge anpassen."
Nach Berücksichtigung von Luftfeuchtigkeit und Temperatur konnten die Forscher „die Konzentration infizierter Fledermäuse vorhersagen, die unter diesen besonderen Bedingungen zu erwarten ist“, erklärt Buceta.
Das Modell sagt den Ebola-Ausbruch genau voraus
Die Ebola-Epidemie 2014–2016 begann mit dem Fall eines 2-jährigen Kindes in Meliandou, einem Dorf in Guinea, Westafrika.
Der Virusstamm, der das Kind infizierte, hatte seinen Ursprung in der Demokratischen Republik Kongo, die Tausende von Kilometern von Meliandou entfernt ist.
Mithilfe des von Buceta und seinem Team entworfenen Frameworks konnten die Forscher „rückwirkend“ einen „Infektionspeak bei Meliandou […] in den Monaten, in denen der Ausbruch begann“, vorhersagen. Sie hielten ihre Ergebnisse für „bemerkenswert“.
Als das Team jedoch ähnliche Daten von einem anderen Ort aus anwendete - der 400 Kilometer von Meliandou entfernt war und ein anderes Klima hatte - zeigten die Ergebnisse in diesem Zeitraum keinen Infektionspeak.
"In unserem Modell", fährt Buceta fort, "ist das Auftreten von Ausbrüchen eng mit Schwankungen der Umweltbedingungen verbunden, die sich sowohl auf die Migrationsmuster der Fledermäuse als auch auf die Infektionsraten auswirken."
"Solche Ergebnisse", fügt er hinzu, "deuten stark darauf hin, dass Umweltfaktoren eine Schlüsselrolle bei der Verbreitung des Ebola-Virus unter Fledermäusen spielen."
Die Wissenschaftler hoffen, dass ihr Modell dazu beitragen wird, nicht nur Ebola-Ausbrüche, sondern auch die anderer Viren, die von Tieren auf Menschen übertragen werden, vorherzusagen und zu verhindern.
