https://frosthead.com

In che modo gli scienziati utilizzano i modelli climatici per predire le epidemie di malattie trasmesse dalle zanzare

Pochi fenomeni naturali rappresentano una minaccia maggiore per l'uomo rispetto a uno sciame di zanzare che esplode da un gruppo di uova deposte nel suolo. Queste minacce assetate di sangue possono portare una serie di malattie, come Zika, West Nile e la malaria, rendendo le zanzare gli animali più letali del mondo.

Le malattie trasmesse dalle zanzare minacciano miliardi di persone e mentre le malattie variano in biologia e geografia, la maggior parte, se non tutte, sono esacerbate dai cambiamenti climatici. Gli scienziati prevedono che un mondo in fase di riscaldamento inviterà la diffusione di più zanzare e più malattie, minacciando un miliardo di persone in più nei prossimi 60 anni. Ma le previsioni a lungo termine sono difficili da attuare e gli esperti di salute pubblica credono che le previsioni a breve termine potrebbero meglio avviare programmi per salvare la vita delle persone oggi.

Negli ultimi 20 anni, gli scienziati che hanno studiato i modelli meteorologici hanno messo insieme come i dati in tempo reale possono aiutare a prevedere le epidemie di malattie trasmesse dalle zanzare settimane o addirittura mesi prima che gli insetti emergano dal terreno. Questi strumenti possono fornire un meccanismo per prevenire milioni di morti, rintracciare i monsoni e altri cicli di pioggia per prevedere eventi di schiusa delle zanzare.

"Penso che i problemi siano in qualche modo innegabili", afferma Juli Trtanj, responsabile del clima e della salute presso la National Oceanic and Atmospher Administration (NOAA). Temperature più calde, siccità più frequenti, incendi devastanti e potenti uragani hanno implicazioni significative per la salute pubblica e la nascita stagionale di milioni di zanzare, legata agli schemi meteorologici, è forse il più grande rischio per la salute pubblica di tutti. “Il fatto è che possiamo osservarlo. Possiamo prevederlo. E dobbiamo fare qualcosa al riguardo. "

Gli scoppi possono verificarsi in un batter d'occhio. Il virus Zika, trasportato dalle zanzare Aedes aegypti, ha infettato oltre un milione di persone nel solo 2015. Le epidemie annuali del virus chikungunya debilitante spesso colpiscono anche milioni. Nell'Africa orientale, diverse specie di zanzare Aedes ( Aedes mcintoshi e Aedes ochraceus ) minacciano gli esseri umani e il bestiame con focolai stagionali di febbre della Rift Valley (RFV).

Verso la fine della stagione delle piogge, queste zanzare depongono le loro uova in praterie poco profonde o dambos. Quando mesi di forti piogge inondano l'area l'anno successivo, quelle uova iniziano a schiudersi in gruppi, mantenendo un flusso costante di milioni di potenziali portatori di malattie.

Mosquito Born Larve comuni di zanzara domestica ( Culex pipiens ). (DeAgostini / Getty Images)

Per Assaf Anyamba, ricercatore presso la divisione di scienze della terra della NASA, i focolai causati dalla pioggia hanno un principale colpevole: il modello climatico di El Niño. Nel 1997, Anyamba iniziò a studiare come il ciclo caldo di El Niño (e il ciclo fresco di La Niña) potessero essere correlati alle ondate di malattie trasmesse dalle zanzare.

Lui e il suo team - una collaborazione tra NASA, NOAA, Dipartimento della Difesa e Dipartimento dell'Agricoltura - hanno raccolto montagne di dati. Hanno monitorato le temperature superficiali su terra e mare, hanno seguito i modelli climatici previsti e le osservazioni meteorologiche e hanno utilizzato le immagini satellitari per calcolare le precipitazioni (la vegetazione verde vibrante è un chiaro segno di terra ben irrigata). Tutte queste metriche sono state raccolte in un unico strumento in grado di individuare le regioni a rischio di epidemie di febbre della Rift Valley. Nel 2006, il monitor RVF ha fatto la sua prima previsione.

"Niente di simile era mai stato tentato prima, solo per uscire su un arto ed emettere una previsione", dice Anyamba. Sulla base del rilevamento da parte dello strumento delle forti condizioni di El Niño, gli Stati Uniti hanno emesso un avvertimento per i paesi dell'Africa orientale sull'elevato rischio per RVF nel settembre 2006. "Era una dichiarazione molto coraggiosa da parte nostra, ma pensavamo di essere pronti a qualcosa. ”

A quanto pare, erano a qualcosa. Entro novembre dello stesso anno, gli scienziati della regione hanno confermato il virus. Lo strumento del team ha predetto con successo la malattia mesi prima della sua comparsa. Anyamba attribuisce parte del successo alla solida scienza e l'altra parte a forti relazioni internazionali. I governi regionali e la comunità internazionale hanno mobilitato risorse salvavita due mesi prima che avrebbero altrimenti risposto all'imminente scoppio.

Mappa della pioggia Mappa che mostra le regioni con piogge eccessivamente alte (blu) o basse (rosse). Le precipitazioni elevate sono associate ad un alto rischio di RVF. La siccità è associata al rischio di dengue, Zika e chikungunya. (Assaf Anyamba et al. / Nature Scientific Reports 9.1930 (2019))

Il gruppo di ricerca ha continuato a perfezionare il loro strumento di previsione delle zanzare mentre le relazioni internazionali nel mondo della salute pubblica si sono ulteriormente sviluppate. Anyamba afferma che la previsione del 2006 è stata una "prova del concetto" di successo, ma che avevano i loro obiettivi fissati su scala globale.

Nel 2014 e 2015, il team ha rilevato quello che sarebbe diventato uno dei tre sistemi El Niño più potenti dal 1950. Hanno emesso avvisi in tutto il mondo, dando l'allarme per malattie come la malaria in Bangladesh, RVF in Africa orientale e dengue e Zika in Brasile ( dove le alte temperature e la siccità causate da El Niño nell'emisfero occidentale possono scatenare focolai).

Per RVF, sette agenzie si sono riunite per emettere una prima "notifica di rischio sanitario emergente" basata sul nuovo modello. "Se lo facciamo nel modo giusto, nessuno sentirà parlare di un'epidemia di Rift Valley Fever nel 2016, perché non ce ne sarà una", ha detto Trtanj in quel momento.

I dambos si allagarono. Sono emerse le zanzare. Ma gli esseri umani e il bestiame sono stati risparmiati in Africa orientale. Secondo Anyamba, i governi sono stati proattivi sulle vaccinazioni e sulla diffusione degli animali. "Hanno preso sul serio il messaggio", afferma. "Questo ti dice, quando le burocrazie raccolgono le informazioni in modo tempestivo, cosa può succedere."

A ovest, in Niger sono stati rilevati 105 casi di RVF, con conseguente 28 morti. Le differenze nella prevenzione delle malattie sono probabilmente attribuibili a risorse e risposte governative distinte.

pecora Pecore in una fattoria a Ruiru vicino a Nairobi, in Kenya. Nel 2007, il modello climatico ha contribuito a prevedere l'epidemia di RVF, ma gli esseri umani e il bestiame erano ancora colpiti. Nel 2016, il modello ha contribuito a prevenire completamente l'epidemia. (Ken Linthicum e Assaf Anyamba)

Trtanj sottolinea l'importanza delle partnership internazionali. "Si tratta di costruire la fiducia", dice. Avere fiducia nella scienza è una cosa, ma ci vogliono anni per sviluppare le relazioni istituzionali essenziali necessarie per trasformare la scienza in azione. Anche le campagne di educazione pubblica possono essere vitali. In Kenya, l'OMS ha finanziato le trasmissioni radiofoniche per allertare le popolazioni locali e mettere in guardia contro la carne proveniente da animali malati. Tuttavia, ritengono che la sorveglianza e la segnalazione costanti della malattia possano essere migliorate.

Secondo l'Organizzazione mondiale della sanità, oltre la metà dei 7, 5 miliardi di persone nel mondo è a rischio di malattie trasmesse dalle zanzare. Molte di queste malattie coinvolgono lo stesso genere di zanzara. Sia Anyamba che Trtanj prevedono di usare il clima per alleviare questo enorme fardello globale.

"L'intera idea qui non è in realtà che sarai in grado di eliminare completamente la malattia", afferma Anyamba. "Ma fondamentalmente è in grado di gestire e minimizzare."

Negli ultimi tre anni, il team di Anyamba ha spostato l'attenzione sulla previsione delle malattie delle zanzare Aedes aegypti che trasmettono Zika, dengue e chikungunya. Stanno usando l'intelligenza artificiale per assorbire dati da immagini satellitari, osservazioni climatiche e meteorologiche, densità di popolazione e rapporti di epidemie in tempo reale, il tutto per individuare regioni a rischio di epidemia di chikungunya. Un'app chiamata CHIKRisk è stata sviluppata in collaborazione con la Defense Threat Reduction Agency del DoD per il rilascio pubblico entro la fine dell'anno.

"Non vi è alcuna ragione con la capacità di dati, osservazione e modellizzazione che abbiamo nel mondo che siamo ancora sorpresi dall'epidemia", afferma Trtanj. “Dovremmo saperlo meglio. Possiamo fare di meglio. Non dovremmo ancora essere sorpresi a piede piatto. "

In che modo gli scienziati utilizzano i modelli climatici per predire le epidemie di malattie trasmesse dalle zanzare