Számítógép jósolja meg a jövő járványait

A patkányok a legveszélyesebb betegségterjesztők közé tartoznak

Az emberi járványok zöme állatoktól ered: a kórokozók olykor „átugorják” a fajok közötti határokat. Egy új számítógépes modell segít megjósolni, milyen állatfajok jelenthetnek betegséghordozóként potenciális veszélyt az emberiségre nézve.

Egy számítógépes program megjósolja, mikor és hol üti fel a fejét egy új, pusztító járvány? Ez még ma is elég tudományos-fantasztikusan hangzik. Pedig egyre több belőle a tudomány, és egyre kevesebb a fantasztikum. Okos számítógépes algoritmust alkalmazva, amely betanítható arra, hogy bonyolult adathalmazokban mintázatokat ismerjen fel, kutatók pontos jóslatokat tudtak tenni arra nézve, mely állatfajokban rejtőzhetnek az emberre potenciálisan veszélyes vírusok, baktériumok és mikroszkopikus gombák – olvashatjuk a Science magazin összefoglalójában. Ezek a jóslatok idővel hatékonyabbá tehetik a járványok megelőzését és megfékezését.

Nem könnyű figyelni a zoonózisokat

Szinte valamennyi új járvány úgy veszi kezdetét, hogy egy kórokozó „átugrik” eredeti állati gazdájáról az emberre. Ha képesek lennénk előre látni, mikor és hol történik meg ez a gazdaváltás, megakadályozhatnánk, hogy az új ragály járványos méreteket öltsön. Azonban a környezet, különösen az állatok hordozta betegségek – az ún. zoonózisok – állandó figyelése rengeteg időt és költséget emészt fel.

Nagyon sok rágcsáló potenciális betegséghordozó Forrás: Wikimedia Commons

A New York állambeli Cary Institute of Ecosystem Studies kutatói azzal a céllal hoztak létre számítógépes programot, hogy

segítsenek fókuszálni ezt az amúgy roppant fáradságos keresést.

A program feladata az, hogy a betegséghordozóként szóba jöhető több száz emlősállat szaporodási és egyéb szokásait, valamint élőhelyeit tartalmazó óriási adatbázisban összefüggést keressen a fenti paraméterek és a zoonotikus gazda-státusz között.

Majdnem 10 változót figyel a program

Az egyes fajokra vonatkozóan összesen 86 különböző változót – köztük a testméretet, az élettartamot, a populációsűrűséget és egyebeket – tápláltak be az adatbázisba, és olyan mintázatokat kerestek, amelyek valamennyi ismert kórokozó-gazdára közösen jellemzők.

„Igazából meglepett, hogy senki sem lépte ezt meg előttünk” – nyilatkozta a kutatócsoport vezetője, Barbara Han, „annyira kézenfekvőnek tűnt ez a megközelítés.”

Hogy kezelhetőbbé tegyék az eredményeket, Han és munkatársai a rágcsálókra szűkítették le elemzésüket, mivel ebben az emlőscsoportban kiugróan magas a zoonotikus betegségeket hordozó fajok aránya. A gazdafajok rendszerint gyors életciklussal jellemezhetőek, vagyis fiatalon ivarérettekké válnak, hamar és nagy utódszámmal szaporodnak, gyorsan kihordják utódaikat, de korán is halnak. Közös jellemzőjük még a széles földrajzi elterjedés.

A patkányok a legveszélyesebb betegségterjesztők közé tartoznak Forrás: Wikmedia Commons

A gyors reprodukciós ciklus lehet az ok

A tudósok számára sem teljesen világos, vajon miért pont ez az életforma mutat összefüggést a zoonotikus hordozói státusszal, de a valószínű magyarázatnak azt tartják, hogy a gyors reproduktív ciklusú fajok akkor is sikeresen képesek átadni génjeiket a következő nemzedéknek, ha a bennük lappangó betegség viszonylag fiatalon végez velük.

„Még ha hat hónaposan megöli is őket a kórokozó, addigra már öt almot felneveltek”

– mutat rá Han e fajok egyik lényeges vonására.

Han és munkatársai a program segítségével először olyan rágcsálókban kerestek közös életmódbeli sajátosságokat, amelyekről tudjuk, hogy veszedelmes kórokozókat – például a pestisbaktériumot, a veszettség vírusát, vagy a vérzéses lázat okozó hantavírust – hordoznak, és azt találták, hogy modelljük 90%-os pontossággal azonosította a keresett fajokat.

150 új betegséghordozó gyanúsított

Miután a gép ilyen szépen „betanulta” a zoonózisgazdák árulkodó jellemzőit, a tudósok elkezdtek olyan rágcsálófajok után kutatni az adatbázisban, amelyekre illettek a gyanús paraméterek, de még nem hozták őket összefüggésbe semmilyen emberi járvánnyal. A modell eddig több mint 150, hordozóként korábban nem ismert rágcsálófajt kevert gyanúba – ismertetik a szerzők az Egyesült Államok Tudományos Akadémiájának folyóiratában, a Proceedings of the National Academy of Sciences-ben. Ezen kívül a program 58 új fertőző ágens jelenlétét jósolja olyan gazdafajokban, amelyekről már tudjuk, hogy legalább egy zoonózist hordoznak.

Az ázsiai nyomornegyedekben gyakran üti fel a fejét betegség Forrás: Wikimedia Commons

Földrajzi helyeket is megjósol

A számítógépes algoritmus nemcsak a lehetséges új gazdafajokra,

de az emberre történő átugrás valószínűsíthető földrajzi helyeire is tett jóslatot.

E szerint a leginkább veszélyeztetett régiók a Közel-Kelet, Közép-Ázsia és az USA közép-nyugati területe. Bár az átugrásnak olyan területeken a legnagyobb a valószínűsége, ahol emberek és rágcsálók szoros közelségben élnek, már az emberek által ritkán lakott területeken is halmozódnak a zoonózisok: elég a négyzetkilométerenkénti 50 fős népsűrűség ahhoz, hogy az állatokban gyakrabban megjelenjenek az emberre potenciálisan veszélyes kórokozók. Ez az adat Hant is meglepte.

„Arra számítottam, hogy a járványos gócok olyan helyeken lesznek, ahol sok az ember. Ehhez képest már az átlagos népsűrűség is elegendőnek látszik” – nyilatkozta.

Az emberi tevékenység is befolyásolhatja a járványok kitörését

Bár önmagában is izgalmas dolog új állat hordozta betegségeket jósolni, egész más tészta meg is előzni őket.

„A munka neheze még nyilván előttünk áll”

– véli Han. Nehéz megmondani, vajon a modell által kidobott sok rágcsálófaj közül melyikre kellene irányítanunk a figyelmünket. Sok olyan is akad közöttük, amely alig vagy egyáltalán nem érintkezik emberekkel.

Az olyan emberi tevékenységek, mint az erdőirtás vagy az urbanizáció, illetve a megnövekedett széndioxid-kibocsátás is befolyásolhatják, mikor és hol történik meg az állatról emberre való ugrás, de ez sem könnyíti meg a jóslást. És persze ha már megtörtént az ugrás, a járványügyi szakértőknek és az egészségügyi dolgozóknak meg kell kísérelniük kordában tartani egy olyan fertőzést, amellyel senki sem találkozott korábban. Mind közül talán ez a legnagyobb kihívás.