Изображение предоставлено NASA
В прошлом году более миллиона человек умерли от малярии, в основном в странах Африки к югу от Сахары. Вспышки лихорадки денге, хантавируса, лихорадки Западного Нила, лихорадки Рифт-Валли и даже чумы все еще время от времени поражают деревни, города и целые регионы. Десяткам или сотням людей, которые страдают от мучительной смерти, и их близким, эти болезни, похоже, возникают из ниоткуда.
Все же эти болезни не без рифмы или причины. Когда возникает вспышка, часто это происходит потому, что условия окружающей среды, такие как осадки, температура и растительность, создают основу для роста численности вредных организмов-вредителей. Комары или мыши или клещи процветают, и болезни, которые они переносят, быстро распространяются.
Так почему бы не наблюдать за этими факторами окружающей среды и не предупредить, когда условия созрели для вспышки? Ученые были в восторге от этой возможности с тех пор, как эта идея впервые была высказана российским эпидемиологом Е. Н. Павловским в 1960-х годах. Теперь технологии и научные ноу-хау догоняют эту идею, и региональная система раннего предупреждения о вспышках болезней, кажется, находится в пределах досягаемости.
Рональд Уэлч из Глобального центра гидрологии и климата НАСА в Хантсвилле, штат Алабама, является одним из ученых, работающих над созданием такой системы раннего предупреждения. «Я был в малярийных районах как в Гватемале, так и в Индии», - говорит он. «Обычно я поражен бедностью в этих областях, на уровне, редко встречающемся в Соединенных Штатах. Люди теплые и дружелюбные, и они благодарны, зная, что мы здесь, чтобы помочь. Очень приятно знать, что вы помогаете избавиться от болезней и предотвращаете смерть, особенно детей ».
Подход, используемый Уэлчем и другими, сочетает в себе данные с высокотехнологичных спутников окружающей среды со старомодными полевыми работами типа «шорты цвета хаки и пыльные ботинки». Ученые действительно ищут и посещают места со вспышками заболеваний. Затем они изучают спутниковые снимки, чтобы узнать, как благоприятные для болезни условия выглядят из космоса. Затем спутники могут наблюдать за этими условиями во всем регионе, стране или даже континенте, когда они тихо скользят по небу раз в день, каждый день.
Например, в Индии, где Уэлч проводит исследования, представители здравоохранения говорят о создании спутниковой системы раннего предупреждения о малярии для всей страны. В сотрудничестве с математиком Цзя Ли из Университета Алабамы в Хантсвилле и Индийского исследовательского центра по малярии Уэлч надеется провести экспериментальное исследование в Мевате, преимущественно сельской местности Индии к югу от Нью-Дели. В этом районе проживает более 700 000 человек, проживающих в 491 деревне и 5 городах, и все же он составляет всего около двух третей штата Род-Айленд.
«Мы ожидаем, что сможем предупредить о высоком риске заболеваний для данной деревни или района за месяц», - говорит Уэлч. «Эти« красные флаги »позволят работникам здравоохранения сосредоточить свои программы вакцинации, распыление комаров и другие усилия по борьбе с болезнями в тех областях, которые в них больше всего нуждаются, возможно, предотвращая вспышку до того, как она произойдет».
Вспышки вызваны изумительным разнообразием факторов.
Например, для видов комаров, которые переносят малярию в районе исследований Уэлча, горячая точка вспышки будет иметь лужи стоячей воды, где взрослые комары могут откладывать яйца для созревания в новых взрослых. Это могут быть затянувшиеся лужи на плотной глинистой почве после проливных дождей, расположенные поблизости болота или даже заполненные дождями ведра, обычно оставляемые жителями деревни. Горячая точка от малярии будет теплее 18 ° C, потому что в более холодную погоду одноклеточный «плазмодий» паразит, который фактически вызывает малярию, действует слишком медленно, чтобы пройти цикл заражения, прежде чем комар-хозяин умрет. Но погода не должна быть слишком жаркой, иначе комары должны будут прятаться в тени. Влажность должна колебаться в диапазоне от 55% до 75%, который требуется этим комарам для выживания. Предпочтительно, чтобы на расстоянии 1 км от комаров находился крупный рогатый скот или другой скот, поскольку эти вредители фактически предпочитают питаться кровью животных.
Если все эти условия совпадают, будьте осторожны!
По словам Уэлча, документирование некоторых из этих факторов, таких как тип почвы и местные привычки по уходу из ковша, требует первоначальных исследований со стороны исследователей в этой области. Эта информация подключается к компьютеризированной картографической системе, называемой базой данных географических информационных систем (ГИС). Полевые работы также необходимы для характеристики поведения местных видов комаров. Это кусает людей в помещении или на улице или и то, и другое? Другие факторы, такие как местоположение пастбищ крупного рогатого скота и человеческих жилищ, вводятся в ГИС-карту на основе спутниковых изображений сверхвысокого разрешения с коммерческих спутников, таких как Ikonos и QuickBird, которые могут определять объекты на земле размером до 80 см в поперечнике. Затем общерегиональные переменные, такие как температура, количество осадков, типы растительности и влажность почвы, получены из спутниковых данных среднего разрешения, таких как Landsat 7 или датчик MODIS на спутнике Terra НАСА. (MODIS расшифровывается как спектрометр изображений с умеренным разрешением.)
Ученые передают всю эту информацию в компьютерную симуляцию, которая выполняется поверх цифровой карты ландшафта. Сложные математические алгоритмы учитывают все эти факторы и дают оценку риска вспышки.
Основная обоснованность этого подхода для оценки риска заболевания была подтверждена предыдущими исследованиями. Группа из Университета Невады и Института исследований пустынь смогли «предсказать» исторические показатели заражения мышей-оленей вирусом Sin Nombre с точностью до 80%, основываясь только на типе и плотности растительности, высоте и наклоне земля и гидрологические характеристики, все полученные из спутниковых данных и карт ГИС. Совместное исследование NASA Ames / University of California в Дэвисе показало 90% успеха в определении того, на каких рисовых полях в центральной Калифорнии будет размножаться большое количество комаров, а на каких меньше, на основе данных Landsat. Другой проект Эймса предсказал 79% деревень с высоким содержанием комаров в регионе Чьяпас, Мексика, на основе особенностей ландшафта, видимых на спутниковых снимках.
Совершенные предсказания, вероятно, никогда не будут возможны. Как и погода, феномен болезней человека слишком сложен. Но эти обнадеживающие результаты свидетельствуют о том, что достаточно точные оценки риска могут быть достигнуты путем сочетания старомодных полевых работ с новейшими спутниковыми технологиями.
«Все необходимые кусочки головоломки есть», - говорит Уэлч, давая надежду, что вскоре вспышки болезней, которые, кажется, происходят «из ниоткуда», будут застать людей врасплох гораздо реже.
Первоначальный источник: NASA Science Story
